Czarne dziury w młodym Wszechświecie rosły szybciej, niż sądzono
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dostarczył dowodów na istnienie supermasywnych czarnych dziur już kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, co zaskoczyło naukowców. Szczegółowe symulacje komputerowe pokazują, że te obiekty mogły powstać z małych czarnych dziur dzięki wyjątkowo sprzyjającym warunkom w młodym Wszechświecie, gdzie otaczały je ogromne ilości gęstego gazu.
Symulacje komputerowe tłumaczą szybki wzrost czarnych dziur po Wielkim Wybuchu
Jednym z największych zaskoczeń, jakie przyniosły ostatnie obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, było odkrycie supermasywnych czarnych dziur istniejących już kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Obiekty te mają masy liczone w milionach, a czasem miliardach mas Słońca, a zatem znacznie więcej, niż powinny mieć na tak wczesnym etapie istnienia Wszechświata.
Nowe badanie sugeruje, że wczesny Wszechświat był znacznie bardziej gwałtowny i nieprzewidywalny, niż wcześniej zakładano, co sprawiło, że małe czarne dziury, powstałe wkrótce po Wielkim Wybuchu, były otoczone ogromnymi ilościami gęstego gazu. To pozwoliło im rosnąć z niezwykłą prędkością.
- Odkryliśmy, że chaotyczne warunki panujące we wczesnym Wszechświecie spowodowały, że małe czarne dziury urosły do rozmiarów supermasywnych czarnych dziur, które obserwujemy obecnie, po okresie intensywnego wzrostu, podczas którego pochłaniały one otaczającą je materię - mówi Daxal Mehta, doktorant na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Maynooth, który kierował badaniami.
Testując tę hipotezę, zespół opierał się na szczegółowych symulacjach komputerowych. Dzięki temu mogli obserwować, jak materia zachowywała się w pobliżu młodych czarnych dziur podczas pierwszych kilkuset milionów lat Wszechświata.
- Wykorzystaliśmy najnowocześniejsze symulacje komputerowe i odkryliśmy, że pierwsza generacja czarnych dziur - te, które powstały zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu - rosła niewiarygodnie szybko, osiągając rozmiary dziesiątki tysięcy razy większe od naszego Słońca.
Małe czarne dziury szybko stawały się gigantami
Kluczem do rozwiązania tej zagadki była granica Eddingtona - punkt, w którym ciśnienie promieniowania powstającego w dysku akrecyjnym zaczyna odpychać napływający gaz. Jednak we wczesnym Wszechświecie panowały zupełnie inne warunki - galaktyki były znacznie bardziej gęste i bogate w gaz. To powodowało, że granica Eddingtona przestawała być realną barierą.
Do tej pory zakładano, że jedynie bardzo masywne czarne dziury zalążkowe mogą rozwinąć się w giganty, jednak okazuje się, że wystarczą zwykłe czarne dziury gwiazdowe i wyjątkowo sprzyjające warunki w młodym Wszechświecie.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.
