For rundt 13 milliarder år siden, da universet fremdeles bare var en skurrende oppstart, slo kosmos en kreativ strek og knuste ut supermassive sorte hull til venstre, høyre og sentrum.
Astronomer kan fortsatt lure en titt på disse relikviene fra det tidlige universet når de ser på kvasarer, utrolig store, enestående lyse gjenstander som antas å være drevet av gamle sorte hull milliarder ganger mer massive enn jordens sol. Imidlertid utgjør selve eksistensen av disse gamle gjenstandene et problem. Det ser ut til at mange kvasarer stammer fra universets første 800 millioner år, lenge før noen stjerner kunne bli store eller gamle nok til å kollapse under sin egen masse, eksplodere i en supernova og danne et svart hull.
Så, hvor kommer disse gamle hullene i stoffet fra romtiden? I følge en populær teori, er det kanskje bare mye bensin som trengs.
I en ny studie, publisert 28. juni i The Astrophysical Journal Letters, kjørte forskere en datamaskinmodell for å vise at visse supermassive sorte hull i det ganske tidlige universet kunne ha dannet seg ved å bare samle en gargantuan mengde gass i en gravitasjonsbundet sky. Forskerne fant ut at om noen hundre millioner år kunne en tilstrekkelig stor slik sky skyte sammen under sin egen masse og skape et lite svart hull - ingen supernova kreves.
Disse teoretiske objektene er kjent som direkte kollaps sorte hull (DCBH). Ifølge black hole-ekspert Shantanu Basu, hovedforfatter av den nye studien og en astrofysiker ved Western University i London, Ontario, er et av de viktigste trekk ved DCBHs at de må ha dannet seg veldig, veldig raskt i løpet av en veldig kort tidsperiode i tidlig univers.
"De sorte hullene er dannet over en varighet på bare rundt 150 millioner år og vokser raskt i løpet av denne tiden," sa Basu til Live Science i en e-post. "De som dannes i den tidlige delen av tidsvinduet på 150 millioner år, kan øke massen med en faktor på 10 tusen."
Hvordan blir en sky av gass til et svart hull? I følge en studie fra 2017 krever en slik transformasjon to galakser med veldig forskjellige personligheter: Den ene av dem er en kosmisk overachiever som danner mange babystjerner og den andre en lavmælt haug med stjerneløs gass.
Når det dannes nye stjerner i den travle galaksen, sprenger de ut en konstant strøm av varm stråling som vasker over den nærliggende galaksen, og forhindrer at gassen der samles sammen til egne stjerner. I løpet av noen hundre millioner år kunne den stjerneløse gassskyen skaffe seg så mye materie at den ganske enkelt kollapser under sin egen vekt og danner et svart hull uten å produsere en stjerne noensinne, fant Basu.
Snart kunne dette "frø" svart hullet fortsette å oppnå supermassiv status ved raskt å sopre opp materie fra nærliggende tåler - og muligens føde de gargantuanske kvasarene vi kan se i dag.
I følge Basu kan denne handlingen med kosmisk koreografi ha vært mulig i bare et kort tidsvindu, i løpet av de første 800 millioner årene av universets liv, før rommet ble for overfylt med stjerner og andre sorte hull til at prosessen kunne skje. Innen 1 milliard år etter Big Bang kan det allerede ha vært så mye bakgrunnsstråling i universet at et supermassivt svart hull ville kjempe for å finne nok gass til å suge opp og fortsette sin eksponentielle vekst.
"Vi antar ingen ny produksjon av sorte hull etter denne 150 millioner år lange perioden," sa Basu. "Dette forklarer hvorfor det er et kraftig fall i antall sorte hull over en viss masse og lysstyrke i universet."
Mens DCBH-er fortsatt teoretiske for nå, tror noen astronomer at Hubble-romteleskopet faktisk kan ha fanget en slik gjenstand som dannes i 2017. I følge forfatterne av en studie fra det året om emnet, forsvant en gigantisk stjerne rett og slett før Hubbles kamera øye, forsvinner uten den fortellende blinken fra en supernova. Den beste forklaringen, skrev forskerne, er at den massive stjernen ganske enkelt kollapset i et svart hull uten noe pomp eller fyrverkeri.
Under den flerårige undersøkelsen som kulminerte i den 2017-studien, eksploderte seks andre nærliggende stjerner i ild og raseri, og antydet at omtrent 1 av 7 (14%) store stjerner oppfyller endene sine ved ganske enkelt å forsvinne i tomrommet.
