În urmă cu aproximativ 13 miliarde de ani, când universul nostru era încă doar o pornire înfiorătoare, cosmosul a lovit o dungă creativă și a stârnit găuri superbe de negru la stânga, la dreapta și la centru.
Astronomii încă pot arunca o privire asupra acestor moaște ale universului timpuriu atunci când se uită la cvasari, obiecte incredibil de mari, deosebit de luminoase, gândite a fi alimentate de găuri negre vechi de miliarde de ori mai masive decât soarele Pământului. Cu toate acestea, însăși existența acestor obiecte antice pune problema. Multe quasari par să provină din primii 800 de milioane de ani ai universului, cu mult înainte ca orice stele să poată crește suficient de mult sau să bătrânească sub propria masă, să explodeze într-o supernovă și să formeze o gaură neagră.
Deci, de unde provin aceste găuri vechi din țesătura spațiului-timp? Conform unei teorii populare, poate tot ce este nevoie este o mulțime de gaze.
Într-un nou studiu, publicat în 28 iunie în The Astrophysical Journal Letters, cercetătorii au derulat un model de calculator pentru a arăta că anumite găuri negre supermasive din universul foarte timpuriu s-ar fi putut forma prin simpla acumulare a unei cantități gargantuane de gaz într-un nor gravitațional legat. Cercetătorii au descoperit că, în câteva sute de milioane de ani, un astfel de nor suficient de mare ar putea să se prăbușească sub propria masă și să creeze o mică gaură neagră - nu este necesară supernova.
Aceste obiecte teoretice sunt cunoscute sub numele de găuri negre cu colaps direct (DCBHs). Potrivit expertului de gaură neagră, Shantanu Basu, autorul principal al noului studiu și astrofizician la Western University din Londra, Ontario, una dintre caracteristicile definitorii ale DCBH este că acestea trebuie să se fi format foarte, foarte repede într-o perioadă foarte scurtă de timp în univers timpuriu.
„Găurile negre se formează pe o durată de doar aproximativ 150 de milioane de ani și cresc rapid în acest timp”, a spus Basu pentru Live Science într-un e-mail. „Cele care se formează în prima parte a intervalului de timp de 150 de milioane de ani își pot crește masa cu un factor de 10 mii.”
Cum devine un nor de gaz o gaură neagră? Conform unui studiu din 2017, o astfel de transformare necesită două galaxii cu personalități foarte diferite: una dintre ele, o suprapunere cosmică, care formează o mulțime de stele pentru bebeluși, iar cealaltă, o grămadă de gaz fără stele.
Pe măsură ce noile stele se formează în galaxia ocupată, ele explodează un flux constant de radiații fierbinți care se spală peste galaxia vecină, împiedicând gazul de acolo să se coalizeze în stele proprii. În câteva sute de milioane de ani, acest nor de stele fără stele ar putea să îngrădească atâta materie încât pur și simplu se prăbușește sub propria greutate, formând o gaură neagră fără să producă vreodată o stea, a descoperit Basu.
În curând, această gaură neagră „sămânță” ar putea continua să ajungă la statutul de super-masiv, dărâmând rapid materia din nebuloasele din apropiere - dând naștere eventualelor cvasare gargantane pe care le putem vedea astăzi.
Potrivit lui Basu, acest act de coregrafie cosmică ar fi fost posibil doar pentru o scurtă fereastră de timp, în primele 800 de milioane de ani din viața universului, înainte ca spațiul să devină prea aglomerat de stele și alte găuri negre pentru ca procesul să se desfășoare. În 1 miliard de ani de la Big Bang, s-ar putea să fi existat deja atât de multă radiație de fond în univers, încât o gaură neagră super-masivă s-ar lupta să găsească suficient gaz pentru a aspira și a-și continua creșterea exponențială.
"Nu ne asumăm nicio producție nouă de găuri negre după această perioadă de 150 de milioane de ani", a spus Basu. "Acest lucru explică de ce există o scădere accentuată a numărului de găuri negre deasupra unei anumite mase și luminozitate în univers."
În timp ce DCBH-urile rămân teoretice deocamdată, unii astronomi consideră că Telescopul Spațial Hubble ar fi putut prinde de fapt un astfel de obiect, în 2017. Potrivit autorilor unui studiu din acel an pe această temă, o stea uriașă a dispărut pur și simplu înaintea camerei lui Hubble ochi, dispărând fără să lumineze o supernovă. Cea mai bună explicație, au scris cercetătorii, este că steaua masivă pur și simplu s-a prăbușit într-o gaură neagră, fără nici o pompă sau artificii.
În timpul sondajului multianual care a culminat cu studiul din 2017, alte șase stele din apropiere au explodat în foc și furie, sugerând că aproximativ 1 din 7 (14%) stele mari își întâlnesc capetele pur și simplu dispărând în gol.
