Astronomer mener nå at det er et supermassivt svart hull i sentrum av nesten hver galakse i universet. I motsetning til stjernemasse sorte hull, kan de supermassive versjonene ha dannet seg annerledes, gå fra en sky av gass direkte til et svart hull - hoppe over stjernespillet helt.
Siden oppdagelsen vet astronomer fremdeles ikke hvordan supermassive sorte hull gikk i gang. Men der er de, inne i de fleste galakser. Faktisk viser kvasarobservasjoner at supermassive sorte hull var til stede i det tidlige universet. Kvasarer er noen av de lyseste gjenstandene i universet, og brenner fra strålingen som sendes ut av supermassive sorte hull som aktivt forbruker materiale.
En mulighet er at disse monstrene hadde en ydmyk begynnelse, og startet som en massiv stjerne, gikk supernova og deretter ble et svart hull. Det er en prosess astronomer forstår ganske godt. Problemet med denne teorien er at disse tidlige supermassive sorte hullene må ha vokst kontinuerlig helt fra begynnelsen, med den maksimale hastigheten som fysikken forutslo. Og som vi ser i dag, galakser går gjennom aktive og rolige stadier avhengig av når det sorte hullet deres konsumerer materiale.
Men en annen mulighet er at disse svarte hullene dannet seg direkte, og trakk sammen så mye materiale at de omgått stjernetrinnet fullstendig.
Dr. Mitchell C. Begelman, professor ved Institutt for astrofysiske og planetariske vitenskaper ved University of Colorado, Boulder publiserte nylig en artikkel med tittelen Formet supermassive sorte hull ved direkte kollaps? Denne artikkelen skisserer denne alternative teorien om dannelse av svart hull i det tidlige universet.
Etter Big Bang avkjølte universet seg nok til at de første stjernene ble dannet av det originale hydrogenet og helium. Dette var rent materiale, uforurenset av tidligere generasjoner av stjerner. Astronomer har beregnet at disse første stjernene, kalt Befolkning III, ville ha en maksimal hastighet som de kunne samle materiale sammen for å danne en stjerne.
Men hva om det var mye mer bensin rundt? Veien utover grensene som kan danne en stjerne.
Med en vanlig stjerne kommer materiale relativt sakte inn, og skaper en sentral masse. Med nok masse antennes stjernen, og dette skaper og utover trykk som hindrer ytterligere materiale i å komprimere for tett.
Men Dr. Begelman har beregnet at hvis innfallshastigheten overstiger bare noen tiendedeler av en solmasse per år, ville den stjernekjernen være så tett bundet at energifrigjøringen av kjernefusjon ikke ville være nok til å hindre at kjernen fortsetter å kontrakt. Du ville aldri ha en stjerne, du ville bare gå fra en sky av hydrogen til en tett bundet sentralmasse. Og så et svart hull.
Spørsmålet er, ville det være mulig å ha materiale samlet så raskt? Det kan, hvis noe presser det ... som mørk materie. I følge Dr. Begelman kan det være flere situasjoner der en ytre kraft, som tyngdekraften fra en stor glorie av mørk materie som kan arbeide for å tvinge gass inn i et sentralt område. Faktisk er det beregnet at materiale faller i et svart hull dette raskt, fordi det er hastigheten det tar for å drive kvasarer. Men spørsmålet er, vil dette fungere hvis det svarte hullet ikke er der, eller virkelig lite.
Når det først er noen få solmasser av akkumulert gass, begynner kjernen å krympe under trekk fra den økende massen. Objektet går gjennom en kort periode med atomfusjon når det når 100 solmasser, men det går gjennom denne fasen så raskt at den ikke får en sjanse til å utvide seg igjen.
Etter hvert når objektet flere tusen solmasser, og temperaturen har steget til flere hundre millioner grader. På dette tidspunktet overtar endelig tyngdekraften, kollapser kjernen, og gjør gjenstanden til et 10–20 solmasse svart hull som deretter begynner å konsumere all massen rundt den.
Fra dette tidspunktet er det sorte hullet i stand til å trekke inn ytterligere materiale effektivt, vokse på de maksimale nivåene som er forutsagt av fysikken, og til slutt samle opp millioner ganger solens masse. Hvis det faller for mye materiale i, kan det supermassive babyhullet i babyen fungere som en minikasasar - Dr. Begelman har kalt dette en “quasistar” - brennende av stråling når innfallende materiale støttes opp i det sorte hullets omgivelser.
Og det er den gode nyheten: disse kvasistarene kan være påviselige med kraftige teleskoper. Imidlertid ville de ha svært korte levetider, bare vare 100.000 år. De kan være marginalt påviselige av det kommende James Webb-romteleskopet.
Originalkilde: Arxiv-papir
