Et nyt sort hul fortærer muligvis ikke voldsomt gas i nærheden - fordi det muligvis sparker det meste af gassen i dets nabolag ud, viser en ny undersøgelse.
Marcelo Alvarez fra Stanford University og hans kolleger udførte en ny supercomputer-simulering designet til at spore skæbnen for universets første sorte huller. De fandt ud af, at i modsætning til forventningerne kunne unge sorte huller ikke effektivt kløe sig selv på nærliggende gas.
"De første stjerner var meget mere massive end de fleste stjerner, vi ser i dag, op til 100 gange massen af vores sol," sagde John Wise, en postdoktor ved NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og en af de undersøgelsens forfattere. ”For første gang kunne vi simulere i detaljer, hvad der sker med gas omkring disse stjerner før og efter at de danner sorte huller.”
Den intense stråling og de stærke udstrømninger fra disse massive stjerner fik gas i nærheden til at sprede sig. ”Disse stjerner ryddet i det væsentlige det meste af gassen i deres nærhed,” sagde Wise. En brøkdel af disse første stjerner sluttede ikke deres liv i store supernovaeeksplosioner. I stedet kollapsede de direkte i sorte huller.
Men de sorte huller blev født i et gasforarmet hulrum, og med lidt gas at føde på voksede de meget langsomt. "I løbet af de 200 millioner år af vores simulering voksede et 100 solmasset sort hul med mindre end en procent af dets masse," sagde Alvarez.
Fra og med data hentet fra observationer af den kosmiske baggrundsstråling - en lysglimt, der opstod 380.000 år efter big bang, der præsenterer det tidligste syn på den kosmiske struktur - anvendte forskerne de grundlæggende love, der styrer interaktion mellem stof og tilladte deres model af det tidlige univers skal udvikle sig. Den komplekse simulering omfattede hydrodynamik, kemiske reaktioner, absorption og emission af stråling og stjernedannelse.
I simuleringen sammenkæmpede den kosmiske gas langsomt under tyngdekraften og dannede til sidst de første stjerner. Disse massive, varme stjerner brændte lyse i kort tid og udsendte så meget energi i form af stjernelys, at de skubbede gasskyer i nærheden.
Disse stjerner kunne ikke opretholde en sådan fyrig eksistens længe, og de udtømmede snart deres interne brændstof. En af stjernerne i simuleringen kollapsede under sin egen vægt for at danne et sort hul. Med kun vinduer af gas i nærheden blev det sorte hul i det væsentlige "udsultet" af den materie, som den skulle vokse til.
På trods af sin strenge diæt havde det sorte hul en dramatisk effekt på omgivelserne. Dette blev afsløret gennem et centralt aspekt af simuleringen kaldet strålende feedback, som tegnede sig for den måde røntgenstråler udsendt af det sorte hul påvirkede fjern gas.
Selv på en diæt producerer et sort hul rigelige røntgenstråler. Denne stråling forhindrede ikke kun gas i nærheden fra at falde ind, men den opvarmede gas hundrede lysår væk til flere tusinde grader. Varm gas kan ikke mødes for at danne nye stjerner. ”Selvom de sorte huller ikke vokser markant, er deres stråling intens nok til at lukke stjerne dannelse i nærheden i flere titalls og måske endda hundreder af millioner af år,” sagde Alvarez.
Kilde: NASA. Undersøgelsen vises iThe Astrophysical Journal Letters.
