Bardzo prawdopodobne, że ostatnim obrazem, który przychodzi na myśl, gdy myśli się o czarnych dziurach, jest to, że należy je pielęgnować, rozpieszczać i chronić w młodości. Ale nowe badania ujawniają, że pierwsze duże czarne dziury we wszechświecie prawdopodobnie powstały i urosły głęboko w gigantycznych, przypominających gwiazdy kokonach, które tłumiły ich potężne promieniowanie rentgenowskie i zapobiegały wydmuchiwaniu otaczających gazów.
„Do niedawna wielu uważało, że supermasywne czarne dziury powstały z połączenia wielu małych czarnych dziur we wszechświecie” - powiedział Mitchell Begelman z University of Colorado-Boulder. „Ten nowy model rozwoju czarnej dziury wskazuje możliwą alternatywną drogę do ich powstania.”
Uważa się, że zwykłe czarne dziury to pozostałości gwiazd nieco większych od naszego Słońca, które zużyły paliwo i umarły.
Ale pierwsze duże czarne dziury prawdopodobnie powstały z bardzo dużych gwiazd, które powstały we Wszechświecie, prawdopodobnie w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Unikalny proces, w którym duże gwiazdy stają się czarnymi dziurami, obejmuje tworzenie ochronnego kokonu wykonanego z gazu.
„Nowością jest to, że uważamy, że znaleźliśmy nowy mechanizm formowania tych gigantycznych supermasywnych gwiazd, który daje nam nowy sposób zrozumienia, jak duże czarne dziury mogły powstać stosunkowo szybko” - powiedział Begelman.
Te wczesne supermasywne gwiazdy urosłyby do ogromnych rozmiarów - nawet dziesiątek milionów razy większej niż masa naszego Słońca - i byłyby krótkotrwałe, a ich jądro zapadło się w ciągu zaledwie kilku milionów lat.
Według Begelmana głównym wymogiem formowania się gwiazd supermasywnych jest akumulacja materii w tempie około jednej masy Słońca rocznie. Z powodu ogromnej ilości materii zużywanej przez supermasywne gwiazdy, kolejne czarne dziury, które powstały w ich ośrodkach, mogły zacząć się znacznie większe niż zwykłe czarne dziury.
Begelman powiedział, że spalające wodór supermasywne gwiazdy musiałyby zostać ustabilizowane przez ich własną rotację lub inną formę energii, taką jak pola magnetyczne lub turbulencje, aby ułatwić szybki wzrost czarnych dziur w ich centrach.
Po utworzeniu czarnych dziur, proces wszedł w drugi etap, który Begelman nazwał etapem „quasistar”. Powiedział, że w tej fazie czarne dziury szybko rosły, połykając materię z rozdętej otoczki gazu wokół nich, która ostatecznie napompowała się do rozmiarów tak dużych jak ziemski układ słoneczny i jednocześnie ochłodziła się.
Gdy kwazistary schłodziły się w pewnym punkcie, promieniowanie zaczęło uciekać z tak dużą prędkością, że spowodowało to rozproszenie się otoczki gazowej i pozostawienie czarnych dziur o masie do 10 000 razy większej niż masa Słońca. Przy tak dużej przewadze nad zwykłymi czarnymi dziurami mogliby wyrosnąć w supermasywne czarne dziury miliony lub miliardy razy więcej niż masę Słońca, albo pochłaniając gaz z otaczających galaktyk, albo łącząc się z innymi czarnymi dziurami w niezwykle gwałtownych zderzeniach galaktycznych.
Begelman powiedział, że duże czarne dziury powstałe z wczesnych gwiazd supermasywnych mogły mieć ogromny wpływ na ewolucję wszechświata, w tym na powstawanie galaktyk, być może dalej wytwarzając kwazary - bardzo jasne, energetyczne centra odległych galaktyk, które mogą być trylion razy jaśniejsze niż nasze słońce.
Artykuł Begelmana zostanie opublikowany w miesięcznych zawiadomieniach Royal Astronomical Society.
Źródło: EurekAlert
