علماء فلك في جامعة مايونوث شرحوا كيف تشكلت الثقوب السوداء الفوق كبيرة بسرعة بعد الانفجار العظيم من خلال محاكاة مجرات مبكرة فوضوية. سمحت هذه الظروف للثقوب السوداء الصغيرة بالنمو السريع عن طريق ابتلاع الغاز بمعدلات استثنائية. تتوافق النتائج مع الملاحظات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
أحد الألغاز الدائمة في علم الفلك —كيف وصلت الثقوب السوداء الفوق كبيرة إلى أحجام هائلة بعد وقت قصير من ميلاد الكون— قد يكون له حلاً، وفقاً لدراسة من باحثين في جامعة مايونوث في أيرلندا. المنشورة في Nature Astronomy، تستخدم البحث محاكاة متقدمة لتظهر أن البيئات المضطربة الغنية بالغاز في المجرات المبكرة أثارت نمواً متفجراً في الثقوب السوداء الأولية. الفريق، بقيادة مرشح الدكتوراه دكسال ميهتا في قسم الفيزياء، ركز على الثقوب السوداء التي تشكلت بعد مئات الملايين من السنين فقط بعد الانفجار العظيم. «وجدنا أن الظروف الفوضوية التي كانت موجودة في الكون المبكر أثارت الثقوب السوداء المبكرة والصغيرة للنمو إلى ثقوب سوداء فوق كبيرة نراها لاحقاً بعد هياج تغذية الذي ابتلع المادة من حولها»، شرح ميهتا. تكشف هذه المحاكاة أن الثقوب السوداء البذور الخفيفة المسماة، التي تبدأ من 10 إلى بضع مئات من كتلة الشمس، توسعت إلى عشرات الآلاف من كتل الشمس. حدث ذلك عبر الالتصاق فوق إدينغتون، حيث ابتلعت الثقوب السوداء المادة أسرع مما تسمح به حدود الإشعاع النموذجية، مما يتحدى الافتراضات السابقة بأن فقط البذور الثقيلة الأكبر —حتى 100,000 كتلة شمسية من البداية— يمكنها تحقيق مثل هذه المقاييس. «كانت هذه الثقوب السوداء الصغيرة تُعتبر سابقاً صغيرة جداً للنمو إلى الثقوب السوداء العملاقة المرصودة في مركز المجرات المبكرة»، لاحظ ميهتا. «ما أظهرناه هنا هو أن هذه الثقوب السوداء المبكرة، رغم صغرها، قادرة على النمو بسرعة مذهلة، مع الظروف المناسبة.» يعالج العمل ألغازاً من تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي اكتشف ثقوباً سوداء هائلة قبل المتوقع. «هذا الاختراق يحل أحد الألغاز الكبيرة في علم الفلك»، قال الدكتور لويس برول، عضو الفريق. أضاف القائد الدكتور جون ريغان: «البذور الثقيلة أكثر غرابة نوعاً ما... تظهر محاكاتنا أن ثقوب سوداء كتلة نجمية 'عادية' يمكن أن تنمو بمعدلات قصوى في الكون المبكر.» يبدو الكون المبكر أكثر ديناميكية مما كان يُعتقد، مع عدد أكبر من مثل هذه الثقوب السوداء. يمكن أن يشكل ذلك توقعات لمهمة Laser Interferometer Space Antenna في 2035، التي قد تكتشف اندماجات هذه النمو المبكرة عبر موجات الجاذبية.