Astronomer mener nu, at der er et supermassivt sort hul i midten af næsten enhver galakse i universet. I modsætning til stjernemasse sorte huller, kunne de supermassive versioner have dannet sig forskelligt, gående fra en sky af gas direkte til et sort hul - og hoppe over stjernestadiet helt.
Siden deres opdagelse ved astronomer stadig ikke rigtig, hvordan supermassive sorte huller kom i gang. Men der er de, inden i de fleste galakser. Faktisk viser kvasarobservationer, at supermassive sorte huller var til stede i det tidlige univers. Kvasarer er nogle af de lyseste objekter i universet, der flammer fra den stråling, der udsendes af supermassive sorte huller, der aktivt forbruger materiale.
En mulighed er, at disse monstre havde ydmyge begyndelser, begyndte som en massiv stjerne, blev supernova og derefter blev et sort hul. Det er en proces astronomer forstår temmelig godt. Problemet med denne teori er, at disse tidlige supermassive sorte huller må have været ved at vokse konstant lige fra starten, med den maksimale hastighed, der er forudsagt af fysik. Og som vi ser i dag, galakser gennemgår aktive og rolige stadier, afhængigt af hvornår deres sorte hul spiser materiale.
Men en anden mulighed er, at disse sorte huller dannede sig direkte, og trækker så meget materiale sammen, at de omgås stjernetrinet fuldstændigt.
Dr. Mitchell C. Begelman, professor i Institut for Astrofysiske og Planetiske Videnskaber ved University of Colorado, Boulder offentliggjorde for nylig et papir med titlen Formede supermassive sorte huller ved direkte sammenbrud? Dette papir skitserer denne alternative teori om dannelse af sort hul i det tidlige univers.
Efter Big Bang afkøles universet nok til, at de første stjerner dannes ud af det originale brint og helium. Dette var rent materiale, uforurenet af tidligere generationer af stjerner. Astronomer har beregnet, at disse første stjerner, kaldet Befolkning III, ville have en maksimal hastighed, som de kunne samle materiale sammen for at danne en stjerne.
Men hvad nu hvis der var meget mere gas omkring? Langt ud over de grænser, der kunne danne en stjerne.
Med en almindelig stjerne kommer materiale relativt langsomt ind, hvilket skaber en central masse. Med tilstrækkelig masse antændes stjernen, og dette skaber og udad tryk, der forhindrer yderligere materiale i at komprimere for tæt.
Men Dr. Begelman har beregnet, at hvis indfallshastigheden overstiger kun et par tiendedele af en solmasse om året, ville den stjernekerne være så tæt bundet, at energifrigivelsen af nuklear fusion ikke ville være nok til at forhindre kernen i at fortsætte med at kontrakt. Du ville aldrig have en stjerne, du ville bare gå fra en sky af brint til en tæt bundet central masse. Og så et sort hul.
Spørgsmålet er, ville det være muligt at få materiale samlet så hurtigt? Det kan, hvis noget skubber det… som mørkt stof. Ifølge Dr. Begelman kunne der være flere situationer, hvor en ekstern styrke, som tyngdekraften fra en stor glorie af mørkt stof, der kan arbejde for at tvinge gas ind i et centralt område. Faktisk er der beregnet materiale, der falder hurtigt i et sort hul, fordi det er den hastighed, det tager for at drive kvasarer. Men spørgsmålet er, vil dette arbejde, hvis det sorte hul ikke er der, eller virkelig er lille.
Når der først er et par solmasser af akkumuleret gas, begynder kernen at krympe under træk i dens stigende masse. Objektet gennemgår en kort periode med atomfusion, når det når 100 solmasser, men det passerer gennem denne fase så hurtigt, at det ikke får en chance for at udvide igen.
Til sidst når objektet flere tusinde solmasser, og dens temperatur er steget til flere hundrede millioner grader. På dette tidspunkt overtager tyngdekraften endelig, kollaps kernen og forvandler genstanden til et sorte hul 10-20 solmasse, som derefter begynder at forbruge al massen omkring den.
Fra dette tidspunkt er det sorte hul i stand til at trække yderligere materiale effektivt ind og vokse på de maksimale niveauer, der er forudsagt af fysik, og til sidst samle millioner af gange solens masse. Hvis der for meget materiale falder ind, kan det supermassive babyhul i babyen fungere som en mini-quasar - Dr. Begelman har kaldt dette en ”quasistar” - der stråler af stråling, da infallerende materiale sikkerhedskopieres i det sorte huls omgivelser.
Og der er den gode nyhed: disse kvasistarer kan muligvis detekteres ved hjælp af magtfulde teleskoper. De ville dog have meget korte levetider, der kun varer 100.000 år. De kan måske marginalt detekteres af det kommende James Webb-rumteleskop.
Originalkilde: Arxiv-papir
