Зростає думка, що чорні діри в ранньому Всесвіті, можливо, були насінням, навколо якого вперше виросла більшість великих галактик (тепер із надмасивними чорними дірами). І, зробивши крок назад, може бути також так, що чорні діри були ключовими для реабілітації раннього міжзоряного середовища - що потім вплинуло на масштабну структуру сучасного Всесвіту.
Щоб відновити ті перші роки ... Спочатку був Великий вибух - і приблизно три хвилини все було дуже компактно і, отже, дуже гаряче - але через три хвилини утворилися перші протони та електрони, а наступні 17 хвилин частина цих протонів взаємодіяла, щоб утворити ядра гелію - поки через 20 хвилин після Великого вибуху всесвіт, що розширюється, не став занадто крутим, щоб підтримувати нуклеосинтез. Звідти протони та ядра гелію та електрони просто відскакували протягом наступних 380 000 років як дуже гаряча плазма.
Були і фотони, але шанс цих фотонів зробити щось багато, крім того, щоб сформуватися, а потім негайно реабсорбуватися сусідньою частинкою в тій розпаленій гарячій плазмі. Але в 380 000 років розширюється Всесвіт охолола, щоб протони та гелієві ядра поєдналися з електронами, щоб утворити перші атоми - і раптом у фотонів залишився порожній простір, куди можна стріляти, як перші промені світла - що сьогодні ми все ще може виявити фон космічного мікрохвильового зображення.
Далі йшли так звані темні століття, поки приблизно через півмільярда років після Великого вибуху почали утворюватися перші зірки. Ймовірно, що ці зірки були великими, як справді великими, оскільки прохолодні, стабільні водневі (та гелієві) атоми легко агрегувалися та наростали. Деякі з цих ранніх зірок, можливо, були настільки великими, що вони швидко підірвали себе на частини, як парні нестабільності. Інші були просто дуже великими і обвалилися в чорні діри - багато з них мали надто велику самогравітацію, щоб дозволити вибух наднової, щоб вибити будь-який матеріал із зірки.
І ось тут починається історія реінізації. Прохолодні, стабільні атоми водню раннього міжзоряного середовища не залишалися прохолодними та стабільними дуже довго. У меншій всесвіті, наповненій щільними масивними зірками, ці атоми швидко прогрівалися, внаслідок чого їхні електрони дисоціювали, а їх ядра знову ставали вільними іонами. Це створило плазму низької щільності - все ще дуже гаряча, але занадто дифузна, щоб бути більше непрозорою для світла.
Цілком ймовірно, що цей крок реабілітації тоді обмежив розмір, до якого можуть рости нові зірки, - а також обмежує можливості для зростання нових галактик - оскільки гарячі, збуджені іони мають меншу ймовірність агрегації та виділення, ніж прохолодні, стабільні атоми. Реіонізація, можливо, сприяла поточному "незграбному" розподілу речовини - яка організована в загально великі, дискретні галактики, а не рівномірне поширення зірок скрізь.
І вважається, що ранні чорні діри - насправді чорні діри у високомасових рентгенівських бінарних даних - могли внести вагомий внесок у реіонізацію раннього Всесвіту. Комп'ютерне моделювання дозволяє припустити, що у раннього Всесвіту, що має тенденцію до дуже масивних зірок, набагато більше шансів мати чорні діри як зоряні залишки, а не нейтронні зірки або білі карлики. Крім того, ці чорні діри частіше знаходяться в двійкових файлах, ніж в ізоляції (оскільки масивні зірки частіше утворюють декілька систем, ніж маленькі зірки).
Так що з масивним двійковим файлом, де одним із компонентів є чорна діра - чорна діра швидко почне накопичувати великий накопичувальний диск, що складається з речовини, витягнутої з іншої зірки. Тоді цей аккреційний диск почне випромінювати фотони високої енергії, особливо на рентгенівських енергетичних рівнях.
Хоча кількість іонізуючих фотонів, випромінюваних наростаючою чорною дірою, ймовірно, схоже на кількість її яскравої світної зірки-потомника, очікується, що вона випромінює набагато більшу частку високоенергетичних фотонів рентгенівських променів - при цьому кожен з цих фотонів потенційно нагрівається і іонізуючи кілька атомів на своєму шляху, тоді як фотон світиться зірки може реанімувати лише один або два атоми.
Так що ви йдете. Чорні діри ... є щось, чого вони не можуть зробити?
Подальше читання: Мірабель та ін Зоряні чорні діри на зорі Всесвіту.
