Raziskovalci z Univerze Maynooth (MU) so v novi študiji ponudili razlago, kako so se črne luknje v zgodnjem vesolju lahko tako hitro povečale do supermasivnih razsežnosti. Ugotovitve, objavljene v reviji Nature Astronomy, temeljijo na računalniških simulacijah, ki kažejo, da so kaotični in plinom bogati pogoji v prvih galaksijah omogočili izjemno hitro rast tudi majhnih, zvezdnih črnih lukenj.
Po navedbah avtorjev so bile razmere v zgodnjem vesolju bistveno bolj nestabilne, kot so domnevali doslej, kar je ustvarilo okolja z zelo visoko gostoto plina. V takih razmerah so se lahko pojavljali kratkotrajni, a intenzivni izbruhi tako imenovane super-Eddingtonove akrecije, ko črna luknja vase vleče snov hitreje, kot bi to dopuščali klasični modeli.
Daxal Mehta, doktorski kandidat na oddelku za fiziko Univerze Maynooth in vodilni avtor raziskave, je pojasnil, da so „kaotični pogoji v zgodnjem vesolju sprožili izjemno hitro rast zgodnjih, manjših črnih lukenj, ki so po norosti hranjenja požrle snov okoli sebe“. Dodal je, da so simulacije pokazale, da je prva generacija črnih lukenj, nastala le nekaj sto milijonov let po velikem poku, lahko zrasla v objekte z maso več deset tisočkrat večjo od mase Sonca.
Povezava z opazovanji teleskopa James Webb
Raziskava ponuja razlago za presenetljiva opazovanja zelo masivnih črnih lukenj v zgodnjih galaksijah, ki jih je zaznal vesoljski teleskop James Webb. Dr. Lewis Prole, podoktorski sodelavec na MU in član raziskovalne skupine, je ob tem poudaril, da gre za „način, kako so črne luknje, rojene v zgodnjem vesolju, lahko tako hitro dosegle supermasivne velikosti“, so navedli.
Rezultati po njihovih besedah zapolnjujejo „manjkajočo povezavo“ med prvimi zvezdami in supermasivnimi črnimi luknjami, ki jih danes opazujemo v središčih galaksij.
Lahka in težka semena črnih lukenj
V astrofiziki se črne luknje običajno razvrščajo glede na tako imenovana „semena“, iz katerih nastanejo. Lahka semena imajo na začetku maso le nekaj deset do nekaj sto Sonc, medtem ko so težka semena že ob nastanku lahko masivna tudi do sto tisoč Sonc. Doslej je prevladovalo mnenje, da so za razlago zgodnjih supermasivnih črnih lukenj potrebna predvsem težka semena.
Dr. John Regan z oddelka za fiziko na MU in vodja raziskovalne skupine je ob tem dejal, da „težka semena morda niso nujna“. Po njegovih besedah so „te vrste semen bolj eksotične in za nastanek verjetno potrebujejo redke pogoje“, medtem ko simulacije kažejo, da lahko tudi črne luknje z zvezdno maso v zgodnjem vesolju rastejo z izjemno hitrostjo, če so izpolnjeni ustrezni pogoji.
Avtorji izpostavljajo, da rezultati spreminjajo razumevanje izvora črnih lukenj in poudarjajo pomen simulacij z visoko ločljivostjo pri raziskovanju najzgodnejših obdobij vesolja. Dr. Regan je ob tem opozoril, da je „zgodnje vesolje veliko bolj turbulentno, kot smo pričakovali, z večjo populacijo velikih črnih lukenj, kot smo predvidevali“.
Ugotovitve so pomembne tudi za prihodnjo skupno misijo Evropske vesoljske agencije in Nase, Laser Interferometer Space Antenna (LISA), ki je načrtovana za leto 2035. Po navedbah raziskovalcev bi lahko meritve gravitacijskih valov v okviru te misije zaznale združitve zgodnjih, hitro rastočih črnih lukenj, kar bi omogočilo neposredno preverjanje napovedi iz novih simulacij.
