Astronomer mener nu, at der er et supermassivt sort hul i centrum af næsten hver eneste galakse i universet. Disse sorte huller kan have millioner eller endda hundreder af millioner gange Solens masse. I modsætning til sorte huller i stjernemasse kan de supermassive versioner have dannet sig anderledes, idet de går fra en sky af gas direkte til et sort hul - og springer stjernestadiet helt over.
Siden deres opdagelse ved astronomerne stadig ikke rigtig, hvordan supermassive sorte huller kom i gang. Men der er de, inde i de fleste galakser. Faktisk viser kvasarobservationer, at supermassive sorte huller var til stede i det tidlige univers. Kvasarer er nogle af de lyseste objekter i universet, der brænder fra strålingen udsendt af supermassive sorte huller, der aktivt forbruger materiale.
En mulighed er, at disse monstre havde en ydmyg begyndelse, idet de startede som en massiv stjerne, gik til supernova og blev derefter til et sort hul. Det er en proces, astronomer ret godt forstår. Problemet med denne teori er, at disse tidlige supermassive sorte huller må have vokset konstant lige fra begyndelsen, med den maksimale hastighed, som fysikken forudsiger. Og som vi ser i dag, gennemgår galakser aktive og hvilende stadier afhængigt af, hvornår deres sorte hul forbruger materiale.
Men en anden mulighed er, at disse sorte huller blev dannet direkte og trak så meget materiale sammen, at de helt omgik stjernestadiet.
Dr. Mitchell C. Begelman, en professor i Institut for Astrofysiske og Planetariske Videnskaber ved University of Colorado, Boulder har for nylig offentliggjort en artikel med titlen Opstod supermassive sorte huller ved direkte kollaps? Dette papir skitserer denne alternative teori om dannelse af sorte hul i det tidlige univers.
Efter Big Bang afkølede universet nok til, at de første stjerner kunne dannes ud af det originale brint og helium. Dette var rent materiale, uforurenet af tidligere generationer af stjerner. Astronomer har beregnet, at disse første stjerner, kaldet Population III, ville have en maksimal hastighed, som de kunne samle materiale sammen for at danne en stjerne.
Men hvad nu hvis der var meget mere gas i nærheden? Langt ud over de grænser, der kunne danne en stjerne.
Med en regulær stjerne kommer materiale relativt langsomt ind, hvilket skaber en central masse. Med tilstrækkelig masse antændes stjernen, og dette skaber et tryk udad, der forhindrer yderligere materiale i at komprimere for tæt.
Men Dr. Begelman har beregnet, at hvis indfaldshastigheden overstiger blot nogle få tiendedele af en solmasse om året, ville stjernekernen være så tæt bundet, at energifrigivelsen fra kernefusion ikke ville være nok til at stoppe kernen i at fortsætte med at kontrakt. Du ville aldrig have en stjerne, du ville bare gå fra en sky af brint til en tæt bundet central masse. Og så et sort hul.
Spørgsmålet er, om det ville være muligt at få materiale samlet så hurtigt? Det kan, hvis noget presser det … som mørkt stof. Ifølge Dr. Begelman kunne der være flere situationer, hvor en ydre kraft, som tyngdekraften fra en stor glorie af mørkt stof, kunne arbejde for at tvinge gas ind i et centralt område. Faktisk er materiale blevet beregnet til at falde ned i et sort hul så hurtigt, fordi det er den hastighed, det tager at drive kvasarer. Men spørgsmålet er, vil dette virke, hvis det sorte hul ikke er der, eller virkelig lille.
Når først der er et par solmasser af akkumuleret gas, begynder kernen at krympe under træk fra dens stigende masse. Objektet gennemgår en kort periode med kernefusion, når det når 100 solmasser, men det passerer gennem denne fase så hurtigt, at det ikke får en chance for at udvide sig igen.
Til sidst når objektet flere tusinde solmasser, og dets temperatur er steget til flere hundrede millioner grader. På dette tidspunkt tager tyngdekraften endelig over, kollapser kernen og forvandler objektet til et sort hul på 10-20 solmasser, som så begynder at forbruge al massen omkring det.
Fra dette tidspunkt er det sorte hul i stand til effektivt at trække yderligere materiale ind, vokse på de maksimale niveauer forudsagt af fysikken, og til sidst samle millioner af gange Solens masse. Hvis der falder for meget materiale ind, kan det babys supermassive sorte hul fungere som en mini-kvasar - Dr. Begelman har kaldt dette en 'kvasistjerne' - flammende af stråling, mens indfaldende materiale bakker op i det sorte huls omgivelser.
Og der er den gode nyhed: Disse kvasistjerner kan muligvis spores af kraftige teleskoper. De ville dog have meget korte levetider, der kun varede 100.000 år. De kan være marginalt sporbare i den kommende tid James Webb rumteleskop .
Oprindelig kilde: Arxiv papir