Για να γεννηθούν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν, ίσως χρειάστηκε να θυσιαστούν μερικοί γαλαξίες
Η απάντηση σε ένα αστρονομικό αίνιγμα μπορεί να είναι περισσότερο από ό,τι διαπραγματεύονταν οι περισσότεροι επιστήμονες. Ένα μοντέλο που επιχειρεί να εξηγήσει πώς σχηματίστηκαν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ενώ το Σύμπαν βρισκόταν ακόμη σε αρχικό στάδιο, υποδηλώνει ότι ορισμένοι γαλαξίες έπρεπε να θυσιάσουν τον αστρικό ρόλο τους, αφού έπεσαν με άφθονες ποσότητες ακτινοβολίας από άλλο γειτονικό γαλαξία. Όλα αυτά πολλά της ύλης στη συνέχεια κατέρρευσε για να σχηματίσει απευθείας μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Προηγουμένως, οι επιστήμονες δημιούργησαν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες συνήθως έχουν μάζες από πολλά εκατομμύρια έως και δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες, ήταν ήδη παρούσες στο Σύμπαν παρά το γεγονός ότι ήταν λιγότερο από 800 εκατομμύρια χρόνια. Αν και σχεδόν κάθε γαλαξίας έχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα ακριβώς στο κέντρο του, υπάρχουν πολλά που δεν καταλαβαίνουμε για τον ρόλο τους και τον τρόπο που σχηματίστηκαν.
Οι περισσότερες μαύρες τρύπες γεννιούνται όταν ένα τεράστιο αστέρι τελειώνει από καύσιμα και πεθαίνει θεαματικά σε μια έκρηξη σουπερνόβα. Όταν συμβεί αυτό, τεράστιες ποσότητες ενέργειας και ύλης εκτοξεύονται στο διάστημα αφήνοντας πίσω μόνο τον πυρήνα που τελικά καταρρέει υπό το βάρος του. Μόλις γεννηθεί μια μαύρη τρύπα, αρχίζει αμέσως να κάνει αυτό που είναι καλύτερο:να απορροφά περισσότερη ύλη και ενέργεια.
Γνωρίζοντας αυτό, μπορούμε να φανταστούμε ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ξεκινούν από μικρές και στη συνέχεια γίνονται σταδιακά πιο ογκώδεις με την κατάποση περισσότερης σκόνης, αερίου, χάμπουργκερ ή οτιδήποτε άλλο συναντά την ακόρεστη όρεξη της αστρικής μαύρης τρύπας. Εναλλακτικά, πολλές μαύρες τρύπες μπορούν να συγχωνευθούν.
Ωστόσο, αυτή είναι μόνο η μία πλευρά της εικόνας. Η αλήθεια είναι ότι μια μαύρη τρύπα δεν είναι μια άπειρη χοάνη και υπάρχει μόνο τόση πολλή ύλη και ενέργεια που μπορεί να απορροφήσει ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, όταν το αέριο εκτοξεύεται προς μια οπή του μπλοκ που έλκεται από τη μαζική βαρύτητα του, θερμαίνεται μετά την τριβή με άλλα μόρια και ως αποτέλεσμα του ισχυρού βαρυτικού πεδίου. Αυτό κάνει το ζεστό αέριο να εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία, η οποία μπορεί να συνδυαστεί με το εισερχόμενο αέριο για να ασκήσει πίεση, εμποδίζοντας την περαιτέρω εισροή αερίου.
Με άλλα λόγια, δεν μπορείτε να τροφοδοτήσετε με το κουτάλι μια μαύρη τρύπα μέχρι να γίνει ένα τερατώδες θηρίο εκατομμύρια φορές πιο μαζικό από τον ήλιο μας. Αλλά το γεγονός παραμένει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες υπήρχαν από τις πρώτες μέρες του Σύμπαντος και χρειαζόμαστε μια εξήγηση.
Ο Peter Johansson από το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι, μαζί με διεθνείς συναδέλφους, πιστεύει ότι μπορεί να έχει μια ικανοποιητική απάντηση. Η ομάδα του έφτιαξε ένα προσομοιωμένο μοντέλο για να δει ποιες συνθήκες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε σχηματισμό υπερμεγέθων μαύρων τρυπών στο πρώιμο Σύμπαν.
Γαλαξιακή θυσία
Το μοντέλο υποθέτει, με βάση προηγούμενες εργασίες, ότι πολύ μεγάλα νέφη αερίου με μάζες από 10.000 έως 100.000 ηλιακές μάζες μπορούν να καταρρεύσουν απευθείας για να δημιουργήσουν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα υπό ορισμένες συνθήκες. Δηλαδή, μια πρωταρχική προϋπόθεση είναι ότι η ψύξη με αέριο πρέπει να είναι αναποτελεσματική, διαφορετικά το σύννεφο θα κατακερματιστεί για να γεννηθεί ένα αστέρι. Πριν από περίπου 800 εκατομμύρια χρόνια, ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι θα μπορούσε να συμβεί αυτό είναι εάν το αέριο ψύχονταν σε χαμηλές θερμοκρασίες από εκπομπές από μοριακό υδρογόνο.
Σύμφωνα με το μοντέλο, τέτοιες περιστάσεις μπορούν να αναπαραχθούν σε μια μάλλον ανορθόδοξη κατάσταση όταν δύο κοντινοί γαλαξίες πρόκειται να σχηματιστούν ταυτόχρονα. Ακριβώς την κατάλληλη στιγμή, μια έκρηξη ακτινοβολίας από τον πρώτο γαλαξία που χτυπά τον δεύτερο μπορεί να διασπάσει το μοριακό υδρογόνο (H2) σε ατομικό υδρογόνο. Και αν αυτό δεν ήταν αρκετά σπάνιο, έπρεπε να πληρούνται άλλες προϋποθέσεις, όπως ο γαλαξίας που εκπέμπει ακτινοβολία να πρέπει να είναι ένα συγκεκριμένο μέγεθος και μια ορισμένη απόσταση από τον στειρωμένο γαλαξία, ο οποίος μέχρι τώρα δεν είναι σε θέση να εκπληρώσει τον αστρικό του ρόλο.
Η κατανόηση του πόσο μεγάλη μαύρη τρύπα είναι υψίστης σημασίας αν θέλουμε να αποκαλύψουμε άλλα μυστικά. Ήδη, η ομάδα σχεδιάζει κάποια περαιτέρω έρευνα και έχει μια ιδέα να μελετήσει εάν η συγχώνευση εκατομμυρίων μαύρων οπών στην αρχαιότητα θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει στο σχηματισμό υπερμεγέθων μαύρων οπών.
Τα ευρήματα εμφανίστηκαν στο περιοδικό Nature Astronomy.
