Astronomer tror nu att det finns ett supermassivt svart hål i mitten av nästan varje galax i universum. Till skillnad från svarta hål i stjärnmassan, kan de supermassiva versionerna ha bildats annorlunda, gå från ett moln av gas direkt till ett svart hål - hoppa över stjärnsteget helt.
Sedan deras upptäckt vet astronomer fortfarande inte riktigt hur supermassiva svarta hål gick. Men där är de, inuti de flesta galaxer. Faktum är att kvasarobservationer visar att supermassiva svarta hål fanns i det tidiga universum. Kvasarer är några av de ljusaste föremålen i universum som flammar från strålningen som utsänds av supermassiva svarta hål som aktivt konsumerar material.
En möjlighet är att dessa monster hade ödmjuka början, började som en massiv stjärna, gå supernova och sedan bli ett svart hål. Det är en process astronomer förstår ganska bra. Problemet med denna teori är att dessa tidiga supermassiva svarta hål måste ha vuxit konstant redan från början, med den maximala takt som fysiken förutspår. Och som vi ser idag går galaxerna genom aktiva och lugnande stadier beroende på när deras svarta hål konsumerar material.
Men en andra möjlighet är att dessa svarta hål formades direkt och drar ihop så mycket material att de helt och hållet kringgåde stjärnsteget.
Dr. Mitchell C. Begelman, professor vid Institutionen för astrofysiska och planetariska vetenskaper vid University of Colorado, Boulder publicerade nyligen en artikel med titeln Bildades supermassiva svarta hål genom direkt kollaps? Detta papper skisserar denna alternativa teori om bildning av svart hål i det tidiga universum.
Efter Big Bang kyldes universum nog för att de första stjärnorna kunde bildas ur det ursprungliga väte och helium. Detta var rent material, förorenat av tidigare generationer av stjärnor. Astronomer har beräknat att dessa första stjärnor, kallade Befolkning III, skulle ha en maximal hastighet som de kunde samla material tillsammans för att bilda en stjärna.
Men vad händer om det fanns mycket mer gas runt? Vägen över gränserna som kan bilda en stjärna.
Med en vanlig stjärna kommer materialet relativt långsamt in, vilket skapar en central massa. Med tillräcklig massa antänds stjärnan, och detta skapar och utåt tryck som hindrar ytterligare material från att komprimera för hårt.
Men Dr. Begelman har beräknat att om infallhastigheten överstiger bara några tiondelar av en solmassa per år, skulle den stjärna kärnan vara så tätt bunden att energif frisläppandet av kärnfusion inte skulle räcka för att hindra kärnan från att fortsätta att avtal. Du skulle aldrig ha en stjärna, du skulle bara gå från ett väte moln till en tätt bunden centralmassa. Och sedan ett svart hål.
Frågan är, skulle det vara möjligt att få material samman så snabbt? Det kan, om något driver det ... som mörk materia. Enligt Dr. Begelman kan det finnas flera situationer där en yttre kraft, som allvaren från en stor halo av mörk materia som kan arbeta för att tvinga gas in i ett centralt område. Faktum är att material har beräknats falla ner i ett svart hål detta snabbt, eftersom det är den hastighet det tar för att driva kvasarer. Men frågan är, kommer detta att fungera om det svarta hålet inte finns där, eller riktigt litet.
När det finns några solmassor av ackumulerad gas börjar kärnan att krympa under den ökande massan. Objektet går igenom en kort period med kärnfusion när det når 100 solmassor, men det passerar genom denna fas så snabbt att det inte får en chans att expandera igen.
Så småningom når objektet flera tusen solmassor, och dess temperatur har stigit till flera hundra miljoner grader. Vid detta tillfälle tar tyngdkraften till slut, kollapsar kärnan och förvandlar föremålet till ett 10-20 solmassasvart hål som sedan börjar konsumera all massan runt den.
Från denna tidpunkt kan det svarta hålet dra in ytterligare material effektivt och växa till de maximala nivåer som förutses av fysiken och så småningom samla upp miljontals gånger solens massa. Om för mycket material faller in kan babyens supermassiva svarta hål fungera som en mini-kvasar - Dr. Begelman har kallat detta för en ”quasistar” - flammande av strålning när infalling material backas upp i det svarta hålets omgivning.
Och det är de goda nyheterna: dessa kvasistarer kan kännas igen med kraftfulla teleskop. De skulle emellertid ha mycket korta livslängder, som bara varade i 100 000 år. De kan vara marginellt detekterbara av det kommande James Webb rymdteleskopet.
Originalkälla: Arxiv-papper
