Roste názor, že černé díry v ranném vesmíru mohly být semena, kolem kterých se poprvé vynořila většina dnešních velkých galaxií (nyní se supermasivními černými dírami uvnitř). A krok o krok zpět, může se také stát, že černé díry byly klíčem k reionizaci raného mezihvězdného média - což pak ovlivnilo rozsáhlou strukturu dnešního vesmíru.
Abychom rekapitulovali tato raná léta ... Prvním byl Velký třesk - a asi tři minuty všechno bylo velmi kompaktní a tedy velmi horké - ale po třech minutách se vytvořily první protony a elektrony a dalších 17 minut se část těchto protonů vzájemně ovlivňovala, aby se vytvořila jádra helia - až do 20 minut po Velkém třesku se rozšiřující vesmír stal příliš chladným na to, aby si udržel nukleosyntézu. Od této chvíle se protony, jádra helia a elektrony po dalších 380 000 let odrazily jako velmi horká plazma.
Byly tam také fotony, ale nemělo šanci, aby tyto fotony udělaly cokoli jiného, než aby se vytvořily a pak okamžitě reabsorbovaly sousední částicí v té grilované horké plazmě. Ale za 380 000 let se rozšiřující vesmír dostatečně ochladil, aby protony a jádra helia mohla zkombinovat s elektrony za vzniku prvních atomů - a najednou byly fotony ponechány prázdné místo, kde mohly vystřelit jako první paprsky světla - které dnes stále dokáže detekovat jako kosmické mikrovlnné pozadí.
Následovaly takzvané temné věky, dokud se asi půl miliardy let po Velkém třesku začaly formovat první hvězdy. Je pravděpodobné, že tyto hvězdy byly velké, jako opravdu velké, protože chladné a stabilní atomy vodíku (a helia), které jsou k dispozici, se snadno agregovaly a hromadily. Některé z těchto raných hvězd mohly být tak velké, že se rychle rozpadly na kusy jako dvojice nestabilních supernov. Jiní byli prostě velmi velcí a zhroutili se do černých děr - mnoho z nich mělo příliš velkou gravitaci, aby exploze supernovy mohla vyhodit jakýkoli materiál z hvězdy.
A je to tady, že začíná reionizační příběh. Chladné, stabilní atomy vodíku raného mezihvězdného média nezůstaly chladné a stabilní po dlouhou dobu. V menším vesmíru plném hustě nabitých hmotných hvězd byly tyto atomy rychle znovu zahřáté, což způsobilo, že se jejich elektrony rozpadly a jejich jádra se znovu uvolnila. Tím se vytvořila plazma o nízké hustotě - stále velmi horká, ale příliš rozptýlená na to, aby byla ještě neprůhledná.
Je pravděpodobné, že tento reionizační krok pak omezil velikost, na kterou by mohly nové hvězdy růst - a také omezil příležitosti pro růst nových galaxií - protože horké, excitované ionty se méně agregují a akumulují než chladné stabilní atomy. Reionizace může přispět k současné „nemotorné“ distribuci hmoty - která je organizována do obecně velkých, diskrétních galaxií, spíše než do rovnoměrného šíření hvězd všude.
Bylo navrženo, že časné černé díry - ve skutečnosti černé díry ve vysoce hmotných rentgenových binárních souborech - mohly významně přispět k reionizaci raného vesmíru. Počítačové modelování naznačuje, že časný vesmír, se sklonem k velmi masivním hvězdám, bude mít mnohem větší pravděpodobnost, že černé díry budou mít jako hvězdné zbytky spíše než neutronové hvězdy nebo bílé trpaslíky. Tyto černé díry by také byly častěji v binárních souborech než v izolaci (protože masivní hvězdy častěji tvoří více systémů než malé hvězdy).
Takže s masivním binárním souborem, kde jedna složka je černá díra - černá díra rychle začne hromadit velký akreční disk složený z hmoty nakreslené od druhé hvězdy. Potom tento akreční disk začne vyzařovat fotony s vysokou energií, zejména na úrovni rentgenové energie.
Zatímco počet ionizujících fotonů emitovaných narůstající černou dírou je pravděpodobně podobný počtu jasných světelných progenitorových hvězd, bylo by možné očekávat, že budou emitovat mnohem vyšší podíl rentgenových fotonů s vysokou energií - přičemž každý z těchto fotonů se potenciálně zahřeje a ionizující více atomů ve své cestě, zatímco foton zářící hvězdy může reionizovat pouze jeden nebo dva atomy.
Tak to máš. Černé díry ... je něco, co nemohou udělat?
Další čtení: Mirabel et al Stellar černé díry na úsvitu vesmíru.
