Sorte hull en milliard ganger solens masse eller mer ligger i hjertet av mange galakser og driver deres utvikling. Selv om det er vanlig i dag, har bevis på supermassive sorte hull som eksisterte siden universets spede begynnelse, en milliard år eller så etter Big Bang, forundret astronomer i årevis.
Hvordan kunne disse gigantene ha vokst seg så massive på den relativt korte tiden de måtte danne? En ny studie ledet av Tal Alexander fra Weizmann Institute of Science og Priyamvada Natarajn fra Yale University, kan gi en løsning.
Svarte hull blir ofte forvekslet med å være uhyrlige skapninger som suger inn støv og gass i en enorm hastighet. Men dette kan ikke være lenger enn sannheten (faktisk ordene "suge" og "svart hull" i samme setning får meg til å krympe). Selv om de vanligvis akkumulerer lyse skiltingsskiver - virvlende skiver av gass og støv som gjør dem synlige over det observerbare universet, begrenser disse diskene faktisk veksthastigheten.
For det første, når materien i en akkretisjonsdisk kommer nær det svarte hullet, oppstår trafikkork som bremser noe annet infalling materiale. For det andre, når saken kolliderer i disse trafikkorkene, blir den varm og genererer energistråling som faktisk driver gass og støv bort fra det sorte hullet.
En stjerne eller en gasstrøm kan faktisk være på en stabil bane rundt det sorte hullet, omtrent som en planet kretser rundt en stjerne. Så det er en ganske utfordring for astronomer å tenke på måter som kan få et svart hull til å vokse til supermassive proporsjoner.
Heldigvis kan Alexander og Natarajan ha funnet en måte å gjøre dette på: ved å plassere det sorte hullet i en klynge av tusenvis av stjerner, er de i stand til å operere uten begrensningene på en akkretisjonsdisk.
Svarte hull antas vanligvis å danne når massive stjerner, som veier titalls solmasser, eksploderer etter at deres kjernefysiske drivstoff er brukt. Uten at atomovnen i kjernen presser mot tyngdekraften, kollapser stjernen. Mens de indre lagene faller innover for å danne et svart hull på bare rundt 10 solmasser, faller de ytre lagene raskere, treffer de indre lagene og runder i en enorm supernovaeksplosjon. I det minste er det den enkle versjonen.
Teamet begynte med en modell av et svart hull, skapt av denne stjernestøtten, innebygd i en klynge av tusenvis av stjerner. En kontinuerlig strøm av tett, kald, ugjennomsiktig gass falt i det sorte hullet. Men her er trikset: tyngdekraften fra mange stjerner i nærheten fikk den til å zigzag tilfeldig, og forhindret den fra å danne en akkresjonsskive.
Uten en akkresjonsdisk er ikke bare saken mer i stand til å falle inn i det sorte hullet fra alle sider, men det bremses ikke på selve akkretjonsdisken.
Alt i alt antyder modellen at et svart hull 10 ganger solens masse kan vokse til mer enn 10 milliarder ganger solens masse med en milliard år etter Big Bang.
Oppgaven ble publisert 7. august i Science og er tilgjengelig online.
