Găurile negre de un miliard de ori masa Soarelui sau mai multe se află în centrul multor galaxii, determinând evoluția lor. Deși este obișnuită astăzi, dovezi ale găurilor negre supermasive existente încă de la începutul Universului, la un miliard de ani după aproximativ Big Bang, i-au încurcat pe astronomi de ani buni.
Cum au putut acești uriași să crească atât de masiv în perioada relativ scurtă de timp pe care au trebuit să o formeze? Un nou studiu condus de Tal Alexander de la Institutul de Știință Weizmann și Priyamvada Natarajn de la Universitatea Yale, poate oferi o soluție.
Găurile negre sunt adesea confundate cu niște creaturi monstruoase care sugă praful și gazele într-un ritm enorm. Dar acest lucru nu ar putea fi mai departe de adevăr (de fapt, cuvintele „suge” și „gaură neagră” din aceeași propoziție mă înfioră). Deși de obicei acumulează discuri luminoase de acumulare - discuri învolburate de gaz și praf care le fac vizibile în universul observabil - aceste discuri chiar limitează viteza creșterii.
În primul rând, pe măsură ce materia dintr-un disc de acreție se apropie de gaura neagră, apar blocaje de trafic care încetinesc orice alt material infalabil. În al doilea rând, pe măsură ce materia se ciocnește în aceste blocaje de trafic, aceasta se încălzește, generând radiații energetice care de fapt distrug gazul și praful departe de gaura neagră.
O stea sau un flux de gaz pot fi de fapt pe o orbită stabilă în jurul găurii negre, la fel cum o planetă orbitează în jurul unei stele. Așadar, este destul de o provocare pentru astronomi să se gândească la modalități care ar face ca o gaură neagră să crească până la proporții supermasive.
Din fericire, Alexandru și Natarajan au găsit o modalitate de a face acest lucru: plasând gaura neagră într-un grup de mii de stele, acestea pot să funcționeze fără restricțiile unui disc de acumulare.
În general, se consideră că găurile negre se formează atunci când stelele masive, care cântăresc zeci de mase solare, explodează după consumul combustibilului nuclear. Fără cuptorul nuclear de la miezul său care împinge împotriva gravitației, steaua se prăbușește. În timp ce straturile interioare cad în interior pentru a forma o gaură neagră de numai aproximativ 10 mase solare, straturile exterioare cad mai repede, lovind straturile interioare și revenind într-o uriașă explozie de supernova. Cel puțin aceasta este varianta simplă.
Echipa a început cu un model al unei găuri negre, creat din această explozie stelară, încorporat într-un grup de mii de stele. Un flux continuu de gaz dens, rece, opac, a căzut în gaura neagră. Dar iată trucul: atracția gravitațională a multor stele din apropiere a determinat-o să facă zig-zag la întâmplare, împiedicând-o să formeze un disc de acreție.
Fără un disc de acumulare, nu numai că materia este mai capabilă să cadă în gaura neagră din toate părțile, dar nu este încetinită în discul cu acreție.
În total, modelul sugerează că o gaură neagră de 10 ori mai mare decât masa Soarelui ar putea crește până la peste 10 miliarde de ori masa Soarelui cu un miliard de ani după Big Bang.
Lucrarea a fost publicată pe 7 august în Știință și este disponibilă online.
