Găurile negre din tinerețea Universului au devenit supermasive într-un interval de timp relativ scurt

Doi astrofizicieni israelieni au anunțat că au descoperit o posibilă modalitate de creștere a găurilor negre din tinerețea Universului, dezvoltate în timp relativ rapid până la stadiul de găuri negre supermasive, aflate în prezent în centrul acumulărilor galactice, conform unui material publicat în ultimul număr al revistei Science, transmite SPACE.com.

Tal Alexander și colegul său Priyamvada Natarajan, de la Institutul Weizmann din Rehovot, Israel, susțin că au descoperit modul în care găurile negre din tinerețea Universului au putut crește până au ajuns să fie supermasive, iar astfel de acumulări de masă sunt posibile în situații ideale în care nu se formează discuri de acreție sau acumulare în jurul găurilor negre.

Găurile negre s-ar fi dezvoltat incredibil de rapid în tinerețea Universului, crescând exponențial în masă de-a lungul timpului până la statutul de găuri negre supermasive, conform unui model computerizat de simulare a nașterii și evoluției acestor monștri galactici realizat de cercetători israelieni.

Găurile negre dispun de o forță gravitațională atât de puternică, încât nici măcar particulele de lumină, fotonii, nu pot evada de sub imperiul acesteia. În general, găurile negre se formează după ce stele supermasive sfârșesc în explozii de tip supernovă, explozii care prăbușesc nucleul stelar în sine, transformându-l într-un obiect cosmic incredibil de dens.

În centrul majorității galaxiilor din Univers, dacă nu chiar în centrul fiecărei galaxii din cosmos, se află astfel de găuri negre supermasive care au mase de miliarde de ori mai mari decât a Soarelui. Astfel de găuri negre monstruoase au existat încă din copilăria Universului, la aproximativ 800 de milioane de ani după Big Bang, explozia primordială care a dus la nașterea spațiului și timpului.

În cazul găurilor negre care se formează în prezent, existența unor formațiuni așa cum sunt discurile de acreție sau de acumulare le limitează viteza de creștere. Aceste discuri de gaz și praf cosmic care sunt consumate de găurile negre pot împiedica dezvoltarea rapidă a acestor monștri cosmici în două moduri. În primul rând, pe măsură ce materia dintr-un disc de acreție se apropie de gaura neagră, procesul de înghițire al materiei din alte surse în afara discului de acreție este încetinit, producându-se un fel de "blocaj în trafic". În al doilea rând, particulele de materie se ciocnesc între ele în cadrul acestui blocaj și ajung la temperaturi foarte ridicate, generând explozii de radiații gamma care îndepărtează o parte din gazul și praful cosmic acumulate în jurul găurii negre.

"Găurile negre nu absorb materia în mod activ — nu acționează asemenea unor aspiratoare cosmice", explică Tal Alexander, coordonatorul acestui studiu.

"O stea sau un nor de gaze se pot afla pe o orbită stabilă în jurul unei găuri negre, la fel cum Pământul se află pe o orbită stabilă în jurul Soarelui, fără a cădea în gaura neagră. De altfel, este chiar dificil să ne imaginăm o metodă eficientă de a introduce materie într-o gaură neagră la o rată suficient de mare pentru a duce la o creștere rapidă a masei găurii negre", a mai declarat el pentru Space.com.

Cei doi oameni de știință au pornit de la un model al unei găuri negre de zece mase solare, aflată într-un cluster în care se află mii de stele. În cadrul simulării computerizate, ei au "hrănit" această gaură neagră cu un flux continuu de gaz dens, rece și opac.

"Universul tânăr era mult mai mic și implicit mult mai dens decât Universul din prezent", conform lui Alexander.

Forța gravitațională a numeroaselor stele din jurul găurii negre o fac pe aceasta să se miște haotic, zigzagat, iar această mișcare previne formarea unui disc de acreție sau acumulare. Astfel, materia cade în gaura neagră din toate părțile, în loc să intre pe o traiectorie circulară în jurul găurii negre, în cadrul discului de acreție, de unde s-ar fi scurs spre gaura neagră într-un ritm mult mai lent.

În cadrul simulării computerizate a fost observată o creștere super-exponențială a masei găurii negre, care ajunge de la 10 mase solare până la peste 10 miliarde de mase solare în interval de timp relativ scurt, la doar 1 miliard de ani după producerea exploziei primordiale, Big Bang.

În cadrul unor studii viitoare, oamenii de știință și-au propus să afle dacă astfel de creșteri super-exponențiale ar putea să se producă și în cazul unor găuri negre tinere, apărute recent.