Asi před 13 miliardami let, když byl náš vesmír stále jen drsným startem, kosmos zasáhl kreativní pruh a vyplivl supermasivní černé díry vlevo, vpravo a uprostřed.
Astronomové se mohou stále dívat na tyto relikty raného vesmíru, když se dívají na kvazary, neuvěřitelně velké a mimořádně jasné objekty, o nichž se předpokládá, že jsou poháněny starými černými dírami miliardykrát hmotnější než sluneční záření Země. Samotná existence těchto starých objektů však představuje problém. Zdá se, že mnoho kvazů pochází z prvních 800 miliónů let vesmíru, dlouho předtím, než by nějaké hvězdy mohly stačit na to, aby se zhroutily pod vlastní hmotou, explodovaly v supernově a vytvořily černou díru.
Tak odkud pocházejí ty staré díry ve struktuře časoprostoru? Podle jedné populární teorie je možná vše, co potřebuje, spoustu plynu.
V nové studii zveřejněné 28. června v The Astrophysical Journal Letters vědci spustili počítačový model, který ukázal, že určité superhmotné černé díry ve velmi raném vesmíru by se mohly vytvořit pouhým nahromaděním chrličnatého množství plynu do jednoho gravitačně vázaného mraku. Vědci zjistili, že za několik stovek milionů let by se dostatečně velký takový mrak mohl zhroutit pod svou vlastní hmotou a vytvořit malou černou díru - není nutná supernova.
Tyto teoretické objekty jsou známé jako černé černé díry (DCBHs). Podle odborníka na černou díru Shantanu Basu, hlavního autora nové studie a astrofyzika na Západní univerzitě v Londýně v Ontariu, je jednou z definujících vlastností DCBH to, že se museli vytvořit velmi, velmi rychle během velmi krátkého časového období v raný vesmír.
„Černé díry se vytvářejí po dobu pouhých asi 150 milionů let a během této doby rychle rostou,“ řekl Basu v e-mailu Live Science. "Ti, kteří se tvoří v první části časového období 150 milionů let, mohou zvýšit svou hmotnost o 10 tisíc."
Jak se z oblaku plynu stane černá díra? Podle studie z roku 2017 vyžaduje taková transformace dvě galaxie s velmi odlišnými osobnostmi: jedna z nich je kosmický overachiever, který vytváří spoustu malých hvězd a druhá nízká klíčová hromada plynu bez hvězd.
Když se v rušné galaxii vytvářejí nové hvězdy, vystřelují konstantní proud horkého záření, které se promývá nad sousední galaxií, čímž zabraňují plynu, aby se tam shlukoval do svých hvězd. Během několika stovek milionů let mohl tento oblak plynu bez hvězd dokázat tolik hmoty, že se jednoduše zhroutil pod svou vlastní hmotností a vytvořil černou díru, aniž by kdy vytvořil hvězdu, našel Basu.
Brzy by tato „semenná“ černá díra mohla dosáhnout velkého stavu tím, že rychle pohltí hmotu z blízkých mlhovin - možná porodí gargantuánské kvasary, které dnes můžeme vidět.
Podle Basu mohl být tento akt kosmické choreografie možný pouze na krátkou dobu, během prvních 800 milionů let života vesmíru, než se vesmír stal příliš přeplněným hvězdami a dalšími černými dírami, aby se proces mohl uskutečnit. Za 1 miliardu let po Velkém třesku mohlo být ve vesmíru již tolik záření v pozadí, že by supermasivní černá díra bojovala, aby našla dostatek plynu k nasávání a pokračování v exponenciálním růstu.
"Nepředpokládáme žádnou novou výrobu černých děr po tomto období 150 milionů let," řekl Basu. "To vysvětluje, proč dochází k prudkému poklesu počtu černých děr nad určitou hmotou a jasností ve vesmíru."
Zatímco DCBH zatím zůstávají teoretické, někteří astronomové se domnívají, že Hubbleův kosmický dalekohled mohl zachytit takový objekt, v roce 2017. Podle autorů studie z tohoto roku na toto téma obří hvězda jednoduše zmizela před Hubbleovou kamerou oko, mizí bez výmluvného záblesku supernovy. Nejlepší vysvětlení, jak vědci napsali, je, že masivní hvězda se jednoduše zhroutila do černé díry bez pompéz a ohňostrojů.
Během víceletého průzkumu, který vyvrcholil v této studii v roce 2017, šest dalších hvězd v okolí explodovalo v ohni a zuřivosti, což naznačuje, že zhruba 1 ze 7 (14%) velkých hvězd splní své cíle jednoduše tím, že zmizí do prázdnoty.
