Według artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature Astronomy, pierwsze gigantyczne czarne dziury rosły w bardzo szybkim tempie dzięki „pomocy” sąsiednich galaktyk, których promieniowanie zapobiegało tworzeniu się gwiazd wewnątrz „embrionów” przyszłych gigantów Wszechświata.
„Zapadnięcie się galaktyki i utworzenie czarnej dziury o masie miliona Słońc następuje w tym przypadku w ciągu zaledwie 100 tysięcy lat, w jednej chwili według kosmicznych standardów. Po kilku milionach lat osiąga masę miliarda Słońc, co jest zauważalnie szybsze, niż oczekiwaliśmy”- powiedział Zoltan Haiman z Columbia University w Nowym Jorku (USA).
Uważa się, że w centrach najbardziej masywnych galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury, których masa może wynosić od miliona do miliardów mas Słońca. Przyczyny powstania tych obiektów nie są jeszcze do końca jasne. Naukowcy początkowo sądzili, że obiekty takie powstały w taki sam sposób, jak ich „normalni” kuzyni - w wyniku grawitacyjnego zapadania się gwiazd i późniejszego połączenia kilku dużych czarnych dziur.
Obserwacje pierwszych galaktyk we Wszechświecie wzbudziły wątpliwości astrofizyków - okazało się, że zamieszkiwały je czarne dziury o masie kilkudziesięciu miliardów Słońc. Takie obiekty, jak pokazują obliczenia, po prostu nie miałyby czasu urosnąć do takich rozmiarów, gdyby urodziły się małe. Dlatego niektórzy naukowcy zaczęli wierzyć, że supermasywne czarne dziury powstają według bardziej egzotycznych scenariuszy - w wyniku zapadnięcia się gigantycznych chmur „czystego” atomowego wodoru lub z powodu obecności w nich skupisk ciemnej materii.
Hyman i jego koledzy zaproponowali kolejny niecodzienny scenariusz narodzin największych czarnych dziur we Wszechświecie, w którym kluczową rolę odgrywają nie ich "embriony", ale ich kosmiczne sąsiedzi - inne duże galaktyki.
Główną przeszkodą w rozwoju czarnych dziur, zdaniem Hymana, są gwiazdy, a raczej proces ich powstawania. Kiedy zaczynają rosnąć czarne dziury, w ich „embrionie” pojawiają się skupiska materii, mgławice, w których rodzą się dziesiątki i setki gwiazd. Gwiazdy przyciągają gaz i uniemożliwiają mu przemieszczanie się w kierunku czarnej dziury, dzięki czemu jego wzrost faktycznie zatrzymuje się samoczynnie.
Proces powstawania gwiazd można zatrzymać, jeśli w momencie kompresji „embrionu” czarnej dziury zawarte w niej cząsteczki wodoru zostaną podzielone na pojedyncze atomy lub jony. Jak sugerowali Hyman i jego koledzy, można to osiągnąć za pomocą dość dużej galaktyki ze znaczną liczbą młodych gwiazd emitujących duże ilości promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego.
Naukowcy przetestowali ten pomysł, tworząc model komputerowy wczesnego Wszechświata, zamieszkałego przez pierwsze galaktyki i nasiona czarnych dziur. Jak pokazały ich obliczenia, duże galaktyki mogą faktycznie przyspieszyć wzrost czarnych dziur w swoich „sąsiadach”, jeśli znajdują się w pewnej odległości od nich i mają odpowiednią masę i jasność. Następnie gaz w sąsiednich galaktykach rozpada się na atomy, ale nie nagrzewa się tak bardzo, że galaktyka po prostu rozpada się na części bez tworzenia czarnej dziury.
Film promocyjny:
Wszystkie te obliczenia, jak podkreślają naukowcy, nie wykluczają alternatywnych scenariuszy powstawania największych czarnych dziur we Wszechświecie. Hyman i jego koledzy mają nadzieję, że wystrzelenie Jamesa Webba Telescope, największego na świecie orbitującego teleskopu, pomoże zobaczyć te wczesne galaktyki i zrozumieć, czy naprawdę pomogły one w rozwoju czarnych dziur, czy też powstały w inny sposób.