Чорні діри, що в мільярд разів більша від маси Сонця, лежать в основі багатьох галактик, що рухають їх еволюцію. Незважаючи на поширеність сьогодні, свідчення про надмасивні чорні діри, що існували з дитинства Всесвіту, через мільярд років після Великого вибуху, протягом багатьох років спантеличували астрономів.
Як ці гіганти могли вирости настільки масовими за порівняно короткий проміжок часу, який вони мали сформувати? Нове дослідження під керівництвом Тал Олександра з Інституту науки Вайцмана та Приямвада Натарайн з Єльського університету може запропонувати рішення.
Чорні діри часто помиляються як жахливі істоти, які всмоктують пил і газ з величезною швидкістю. Але це не могло бути далі від істини (адже слова «смоктати» та «чорна діра» у тому самому реченні змушують мене дурити). Хоча вони зазвичай накопичують яскраві накопичувальні диски - закручені диски газу та пилу, які роблять їх видимими у спостережуваному Всесвіті - саме ці диски фактично обмежують швидкість зростання.
По-перше, оскільки матерія в накопичувальному диску наближається до чорної діри, виникають пробки, які сповільнюють будь-який інший падаючий матеріал. По-друге, коли матерія стикається в цих пробках, вона нагрівається, генеруючи енергетичне випромінювання, яке фактично відганяє газ і пил від чорної діри.
Зірка або газовий потік насправді можуть перебувати на стабільній орбіті навколо чорної діри, наскільки навколо планети орбітає планета. Тому для астрономів досить складно поставитись до думки про способи, які зробили б чорну діру до надмасивних розмірів.
На щастя, Олександр і Натараджан, можливо, знайшли спосіб це зробити: помістивши чорну діру в скупчення тисяч зірок, вони зможуть діяти без обмежень накопичувального диска.
Як правило, вважається, що чорні діри утворюються, коли масивні зірки, вагою яких десятки сонячних мас, вибухають після витрачання ядерного палива. Без ядерної печі в її серцевині, що штовхає проти гравітації, зірка руйнується. У той час як внутрішні шари падають всередину, утворюючи чорну діру всього близько 10 сонячних мас, зовнішні шари падають швидше, вражаючи внутрішні шари, і відскокуючи під час величезного вибуху наднової. Принаймні, це проста версія.
Команда розпочала з моделі чорної діри, створеної з цього зоряного вибуху, вбудованого в скупчення тисяч зірок. Суцільний потік густого, холодного непрозорого газу потрапляв у чорну діру. Але ось ось хитрість: гравітаційне тягнення багатьох сусідніх зірок призвело до того, що він випадково зигзагував, не дозволяючи йому утворювати накопичувальний диск.
Без накопичувального диска не тільки матерія здатна потрапити в чорну діру з усіх боків, але й не сповільниться в самому накопичувальному диску.
Загалом, модель припускає, що чорна діра в 10 разів більша від маси Сонця може зрости більш ніж у 10 мільярдів разів більше маси Сонця на мільярд років після Великого вибуху.
Документ був опублікований 7 серпня в Science і доступний в Інтернеті.
