Ett nytt svart hål kanske inte förtärande gas i närheten - eftersom det kan sparka ut det mesta av gasen i dess grannskap, visar en ny studie.
Marcelo Alvarez, från Stanford University, och hans kollegor utförde en ny superdatorsimulering utformad för att spåra ödet för universumets första svarta hål. De fann att, i motsats till förväntningarna, kunde unga svarta hål inte effektivt klyva sig på närliggande gas.
"De första stjärnorna var mycket mer massiva än de flesta stjärnor vi ser idag, upp till 100 gånger massan av vår sol," sade John Wise, en postdoktor vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland och en av de studiens författare. "För första gången kunde vi simulera i detalj vad som händer med gasen runt dessa stjärnor före och efter att de bildar svarta hål."
Den intensiva strålningen och de starka utflödena från dessa massiva stjärnor förorsakade gas i närheten. "Dessa stjärnor rensade huvudsakligen ut mest av gasen i deras närhet," sade Wise. En bråkdel av dessa första stjärnor slutade inte sina liv i stora supernovaexplosioner. Istället kollapsade de direkt i svarta hål.
Men de svarta hålen föddes i ett gasutarmat hålrum och med lite gas att mata på växte de mycket långsamt. "Under 200 miljoner år av vår simulering växte ett 100 solmassas svart hål med mindre än en procent av dess massa," sade Alvarez.
Från och med uppgifter från observationer av den kosmiska bakgrundsstrålningen - en ljusblink som inträffade 380 000 år efter big bang som presenterar den tidigaste bilden av den kosmiska strukturen - använde forskarna de grundläggande lagarna som styr materiens interaktion och tillät deras modell av det tidiga universum att utvecklas. Den komplexa simuleringen inkluderade hydrodynamik, kemiska reaktioner, absorption och utsläpp av strålning och stjärnbildning.
I simuleringen sammansmälts den kosmiska gasen långsamt under tyngdkraften och bildade så småningom de första stjärnorna. Dessa massiva, heta stjärnor brände ljusa för en kort tid och gav ut så mycket energi i form av stjärnljus att de drev bort närliggande gasmoln.
Dessa stjärnor kunde inte upprätthålla en sådan eldig existens länge och de slutade snart sitt inre bränsle. En av stjärnorna i simuleringen kollapsade under sin egen vikt för att bilda ett svart hål. Med bara brister i närheten i närheten var det svarta hålet i huvudsak "svält" av materia att växa på.
Trots sin strikta diet hade det svarta hålet en dramatisk effekt på omgivningen. Detta avslöjades genom en nyckelaspekt av simuleringen som kallas strålningsåterkoppling, som stod för hur röntgenstrålar som släppts ut av det svarta hålet påverkade avlägsen gas.
Även på en diet ger ett svart hål stora röntgenstrålar. Denna strålning hindrade inte bara gasen i närheten från att falla in, utan den värmde gasen hundra ljusår bort till flera tusen grader. Varm gas kan inte samlas för att bilda nya stjärnor. "Även om de svarta hålen inte växer markant är deras strålning tillräckligt intensiv för att stänga av stjärnbildningen i närheten i tiotals och kanske till och med hundratals miljoner år," sade Alvarez.
Källa: NASA. Studien visas iThe Astrophysical Journal Letters.
