Astronomi sada vjeruju da je supermasivna crna rupa u središtu gotovo svake galaksije u Svemiru. Za razliku od crnih rupa zvjezdane mase, supermasivne verzije mogle su se oblikovati drugačije, prelazeći iz oblaka plina izravno u crnu rupu - preskočivši zvjezdanu pozornicu u potpunosti.
Od svog otkrića, astronomi još uvijek ne znaju kako se događaju supermasivne crne rupe. Ali tu su oni, unutar većine galaksija. U stvari, kvazarna opažanja pokazuju da su u ranom Svemiru bile prisutne supermasivne crne rupe. Kvazari su neki od najsvjetlijih objekata u Svemiru koji blistaju od zračenja koje ispuštaju supermasivne crne rupe koje aktivno troše materijal.
Jedna je mogućnost da su ta čudovišta imala ponizne početke, počevši od ogromne zvijezde, išla do supernove, a zatim su postala crna rupa. To je proces koji astronomi prilično dobro razumiju. Problem ove teorije je u tome što su ove rane supermasivne crne rupe morale neprestano rasti već od početka, maksimalnom brzinom koja je predviđala fizika. I kao što danas vidimo, galaksije prolaze kroz aktivne i mirne faze, ovisno o tome kada njihova crna rupa troši materijal.
Druga je mogućnost da se te crne rupe formiraju izravno, povlačeći zajedno toliko materijala da su u potpunosti zaobišli zvjezdani stadij.
Dr. Mitchell C. Begelman, profesor na katedri za astrofizičke i planetarne znanosti na Sveučilištu u Coloradu, Boulder je nedavno objavio članak pod naslovom Je li supermasivna crna rupa nastala izravnim urušavanjem? Ovaj rad skicira ovu alternativnu teoriju formiranja crnih rupa u ranom Svemiru.
Nakon Velikog praska, Svemir se dovoljno ohladio da su se prve zvijezde mogle formirati iz izvornog vodika i helija. Bio je to čisti materijal, nezagađen od prethodnih generacija zvijezda. Astronomi su izračunali da bi te prve zvijezde, nazvane Stanovništvo III, imale maksimalnu stopu da mogu skupiti materijal kako bi tvorili zvijezdu.
Ali što ako je okolo puno više plina? Preko granica koje bi mogle oblikovati zvijezdu.
S običnom zvijezdom, materijal dolazi relativno sporo, stvarajući središnju masu. S dovoljno mase, zvijezda se zapali, a to stvara i vanjski tlak koji sprečava daljnji sabijanje materijala.
No, dr. Begelman je izračunao da ako brzina upada prelazi samo nekoliko desetina solarne mase godišnje, zvjezdana jezgra bila bi toliko čvrsto vezana da oslobađanje nuklearne fuzije ne bi bilo dovoljno da zaustavi jezgro da nastavi ugovor. Nikad ne biste imali zvijezdu, samo biste prešli iz oblaka vodika u čvrsto povezanu središnju masu. A onda crna rupa.
Pitanje je, bi li bilo moguće da se materijal tako brzo sakuplja? Može, ako ga nešto gura ... poput tamne materije. Prema dr. Begelmanu, moglo bi postojati nekoliko situacija u kojima bi vanjska sila, poput gravitacije iz velikog haloa tamne materije, mogla djelovati na izbacivanje plina u središnje područje. Zapravo, izračunato je da materijal brzo pada u crnu rupu, jer je to brzina potrebna za kvazar. Ali pitanje je hoće li to uspjeti ako crne rupe nema ili je stvarno mala.
Jednom kada postoji nekoliko solarnih masa akumuliranog plina, jezgra se počinje smanjivati pod povlačenjem njegove sve veće mase. Objekt prolazi kroz kratko razdoblje nuklearne fuzije kad dosegne 100 sunčevih masa, ali prolazi kroz ovu fazu tako brzo da se ne pruža mogućnost proširiti ponovo.
Na kraju objekt dosegne nekoliko tisuća solarnih masa, a temperatura mu se popela na nekoliko stotina milijuna stupnjeva. U tom se trenutku gravitacija konačno preuzima, urušavajući jezgru i pretvarajući objekt u crnu rupu 10-20 solarne mase koja tada počinje trošiti svu masu oko sebe.
Od ovog trenutka crna rupa može učinkovito uvući daljnji materijal u porast na maksimalnim razinama predviđenim od strane fizike, na kraju prikupljajući milijun puta veću masu Sunca. Ako upadne previše materijala, dječja supermasivna crna rupa mogla bi djelovati kao mini kvazar - dr. Begelman to je nazvao "kvazištarom" - koji plamsa zračenjem pada u okruženju crne rupe.
A tu je i dobra vijest: ove kvazistare moguće je otkriti snažnim teleskopima. Međutim, imali bi vrlo kratke životne vijeke, samo da traju 100 000 godina. Možda će ih marginalizirati nadolazeći svemirski teleskop James Webb.
Izvorni izvor: Arxiv papir
