Kako su crne rupe tako brzo narasle do golemih masa jedna je od najvećih zagonetki moderne astronomije. Tim sa Sveučilišta Maynooth u Irskoj, oslanjajući se na napredne računalne simulacije, predlaže da su u ranim galaksijama prevladavali uvjeti koji su omogućili kratke, ekstremno učinkovite epizode “hranjenja” crnih rupa.
Prema autorima, upravo su gustoća plina i nemirno, turbulentno okruženje u prvim galaksijama poticali ono što nazivaju super-Eddingtonovom akrecijom, situacijom u kojoj crna rupa prima tvar brže nego što se uobičajeno očekuje jer bi je intenzivno zračenje trebalo “otpuhati”. Daxal Mehta, doktorand na Odjelu za fiziku Sveučilišta Maynooth koji je vodio istraživanje, kaže da su takvi kaotični uvjeti mogli pokrenuti svojevrsni hranidbeni “zalet” u kojem su mlade crne rupe brzo prikupljale materijal iz svoje okolice.
Brzi rast u ranim galaksijama
Simulacije pokazuju da su crne rupe nastale svega nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska mogle rasti iznenađujuće brzo, do masa koje su desetke tisuća puta veće od mase Sunca. Dr. Lewis Prole, poslijedoktorand i član tima, naglašava da se time rješava ključni dio slagalice: kako su objekti koje danas vidimo u ranom svemiru, među ostalim i promatranjima svemirskog teleskopa James Webb, mogli dosegnuti tako velike mase u tako kratkom vremenu.
Autori taj rezultat opisuju kao “nedostajuću kariku” između prvih zvijezda i supermasivnih crnih rupa koje se kasnije pojavljuju u središtima galaksija. Mehta ističe da su se “male” crne rupe dugo smatrale preslabim početkom za takav rast, ali da njihovi proračuni pokazuju suprotno: uz prave uvjete, i one mogu rasti spektakularnom brzinom.
Laki i teški početci
U istraživanju se razmatraju dva osnovna scenarija nastanka početnih crnih rupa. U “lakom” scenariju one kreću kao relativno male, reda veličine od desetak do nekoliko stotina Sunčevih masa, pa moraju snažno rasti da bi dosegnule supermasivne razmjere, milijune Sunčevih masa. U “teškom” scenariju početne crne rupe nastaju već vrlo masivne, možda i do oko stotinu tisuća Sunčevih masa, pa je put do supermasivnih vrijednosti kraći.
Do sada se često pretpostavljalo da su upravo “teška” sjemena nužna kako bi se objasnila prisutnost supermasivnih crnih rupa u središtima velikih galaksija. No dr. John Regan, voditelj istraživačke skupine na Sveučilištu Maynooth, kaže da nakon ovih simulacija “više nisu toliko sigurni” u tu pretpostavku: teška su sjemena egzotičnija i možda zahtijevaju rijetke uvjete nastanka, dok bi “uobičajene” crne rupe zvjezdane mase u ranom svemiru mogle rasti ekstremnim stopama.
Tim pritom naglašava da rani svemir u njihovim modelima izgleda kaotičnije i turbulentnije nego što se često pretpostavlja, uz veću populaciju masivnih crnih rupa nego što bi se očekivalo. Rezultati bi mogli biti važni i za buduća opažanja gravitacijskih valova: Regan navodi da bi misija LISA, zajednički projekt Europske svemirske agencije i NASA-e planiran za lansiranje 2035., mogla detektirati spajanja ovih ranih, brzo rastućih “beba” crnih rupa i tako dodatno testirati ovakav scenarij nastanka supermasivnih divova.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
