Černé díry miliónkrát větší nebo větší než Slunce leží v srdci mnoha galaxií a řídí jejich vývoj. Ačkoli je to dnes běžné, důkazy o nadměrných černých dírách, které existovaly od dětství vesmíru, asi miliardu let po Velkém třesku, zmást astronomy po celá léta.
Jak by mohli tito obři tak vzrůstat v relativně krátkém čase, který museli vytvořit? Řešením může být nová studie vedená Talem Alexanderem z Weizmann Institute of Science a Priyamvada Natarajn z Yale University.
Černé díry jsou často mylně považovány za monstrózní stvoření, která nesmírně nasávají prach a plyn. Ale to nemůže být dále od pravdy (ve skutečnosti slova „sát“ a „černá díra“ ve stejné větě mě nutí krčit se). Přestože obvykle akumulují jasné akreční disky - vířící disky plynu a prachu, které je zviditelňují na pozorovatelném vesmíru - tyto disky vlastně omezují rychlost růstu.
Zaprvé, jakmile se hmota na akrečním disku přiblíží k černé díře, dojde k dopravní zácpě, která zpomalí jakýkoli další nafouknutý materiál. Zadruhé, jakmile se hmota v těchto dopravních zácpách srazí, zahřeje se a vytváří energetické záření, které skutečně odvádí plyn a prach z černé díry.
Hvězda nebo proud plynu může být ve skutečnosti na stabilní oběžné dráze kolem černé díry, stejně jako planeta obíhá kolem hvězdy. Pro astronomy je tedy docela velkou výzvou vymyslet způsoby, jak by černá díra vyrostla do supermasivních rozměrů.
Naštěstí Alexander a Natarajan našli způsob, jak toho dosáhnout: umístěním černé díry do shluku tisíců hvězd jsou schopni pracovat bez omezení akrečního disku.
Černé díry se obecně vytvářejí, když po vyčerpání jaderného paliva explodují masivní hvězdy, vážící desítky solárních hmot. Bez jaderné pece v jejím jádru tlačícími proti gravitaci se hvězda zhroutí. Zatímco vnitřní vrstvy padají dovnitř a vytvářejí černou díru s pouze asi 10 solárními hmotami, vnější vrstvy padají rychleji, zasáhnou vnitřní vrstvy a odskočí při obrovském výbuchu supernovy. Alespoň to je jednoduchá verze.
Tým začal s modelem černé díry, vytvořené z tohoto hvězdného výbuchu, vloženého do shluku tisíců hvězd. Do černé díry spadl nepřetržitý proud hustého studeného neprůhledného plynu. Ale tady je ten trik: gravitační tah mnoha blízkých hvězd způsobil, že se náhodně klikatil, což mu bránilo ve vytváření akrečního disku.
Bez akrečního disku není jen záležitost schopna padnout ze všech stran do černé díry, ale není ani zpomalena v samotném akrečním disku.
Celkově vzato tento model naznačuje, že černá díra desetinásobek hmotnosti Slunce by mohla vzrůst na více než 10 miliardkrát větší množství Slunce o jednu miliardu let po Velkém třesku.
Příspěvek byl publikován 7. srpna ve vědě a je k dispozici online.
