Forskere dechifrerer historien om supermassive sorte huller i det tidlige univers

Astrofysikere ved Western University har fundet beviser for den direkte dannelse af sorte huller, der ikke behøver at dukke op fra en stjernerest. Produktionen af ​​sorte huller i det tidlige univers, dannet på denne måde, kan give videnskabsfolk en forklaring på tilstedeværelsen af ​​ekstremt massive sorte huller på et meget tidligt tidspunkt i vores univers' historie.

Shantanu Basu og Arpan Das fra Westerns Institut for Fysik &Astronomi har udviklet en forklaring på den observerede fordeling af supermassive sorte huls masser og lysstyrker, som der tidligere ikke var nogen videnskabelig forklaring på. Resultaterne blev offentliggjort i dag af Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Modellen er baseret på en meget simpel antagelse:supermassive sorte huller dannes meget, meget hurtigt over meget, meget korte perioder og så pludselig, de stopper. Denne forklaring står i kontrast til den nuværende forståelse af, hvordan sorte huller i stjernernes masse dannes, hvilket er de dukker op, når midten af ​​en meget massiv stjerne kollapser ind over sig selv.

"Dette er indirekte observationsbevis på, at sorte huller stammer fra direkte kollaps og ikke fra stjernerester, " siger Basu, en astronomiprofessor ved Western, der er internationalt anerkendt som ekspert i de tidlige stadier af stjernedannelse og protoplanetarisk diskevolution.

Basu og Das udviklede den nye matematiske model ved at beregne massefunktionen af ​​supermassive sorte huller, der dannes over en begrænset tidsperiode og gennemgår en hurtig eksponentiel vækst af masse. Massevæksten kan reguleres af Eddington-grænsen, der er sat af en balance mellem stråling og gravitationskræfter eller kan endda overskride den med en beskeden faktor.

"Supermassive sorte huller havde kun en kort periode, hvor de var i stand til at vokse hurtigt og derefter på et tidspunkt, på grund af al strålingen i universet skabt af andre sorte huller og stjerner, deres produktion gik i stå, " forklarer Basu. "Det er scenariet med direkte kollaps."

I løbet af det sidste årti, mange supermassive sorte huller, der er en milliard gange mere massive end Solen, er blevet opdaget ved høje rødforskydninger, Det betyder, at de var på plads i vores univers inden for 800 millioner år efter Big Bang. Tilstedeværelsen af ​​disse unge og meget massive sorte huller sætter spørgsmålstegn ved vores forståelse af sorte huls dannelse og vækst. Scenariet med direkte kollaps giver mulighed for indledende masser, der er meget større end antydet af standard scenariet for stjernerest, og kan langt hen ad vejen forklare observationerne. Dette nye resultat giver bevis for, at sådanne direkte sammenbrudte sorte huller faktisk blev produceret i det tidlige univers.

Basu mener, at disse nye resultater kan bruges sammen med fremtidige observationer til at udlede dannelseshistorien for de ekstremt massive sorte huller, der eksisterer på meget tidlige tidspunkter i vores univers.