新しい宇宙論的シミュレーションは、初期宇宙の密集した星団が暴走合併を通じて超大質量ブラックホールの種を形成した可能性を示唆している。この研究は、これらの巨大な物体が宇宙の誕生直後に急速に成長した方法を明らかにし、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で観測された謎の「小さな赤い点」を説明するかもしれない。コロンビア大学のフレッド・ガルシアが主導したこの研究は、宇宙史の最初の7億年を再現している。
超大質量ブラックホールは、宇宙の約2兆の銀河のほぼすべての中心に存在する。これらの怪物は、宇宙の誕生直後に形成され、10億年以内に太陽質量の数百万倍から数十億倍に成長し、天文学者を困惑させている。
この謎は2022年に深まり、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が遠方の宇宙の画像で「小さな赤い点」を検出した。これらは宇宙誕生後約6億年頃に現れ、次の10億年以内に消え、多くの科学者がこれらを予想より早く現れた成長中の超大質量ブラックホールと見なしている。
コロンビア大学の大学院生フレッド・ガルシアが主導した研究は、The Open Journal of Astrophysics（DOI: 10.33232/001c.145064）に掲載された。これは、密集した星団が中間質量ブラックホールの種を形成したという考えを支持する。「現在、超大質量ブラックホールの種の形成には3つの主なアイデアがある：ガス雲からの直接崩壊、最初の星の残骸、そして密集した星団だ」とガルシアは述べた。「私たちの研究は最後のケースを強く支持している。」
このシミュレーションは、最初の7億年間の矮小銀河の形成に焦点を当て、暗黒物質ハロー内の冷たいガス雲での2回の星形成バーストを明らかにした。星団は中心へ移動し、100万個の太陽のように輝く核星団に合併した。一部の雲はガスを最大80%星に変換し、現代の銀河の2%をはるかに上回った。
密集した星団の星が爆発し、ブラックホールが残り、中心へ沈み、繰り返し合併した。「中心へ移動するすべての恒星質量ブラックホールは...最終的に自分たちの信じられないほど密集した、重力的に束縛された星団を形成する」と、参加していないローマ・サピエンツァ大学のマティアス・リエンピ・ゴンザレスは述べた。この暴走プロセスは超大質量ブラックホールの胚を形成する可能性がある。
イェール大学のプリヤムヴァダ・ナタラジャンも参加しておらず、2014年の彼女の理論的研究と一致すると指摘した。このシミュレーションは、ビッグバン後4億6千万年と6億年でのJWSTの星団観測を説明するかもしれない。将来的なJWSTとLISAミッションの観測がこのつながりを確認する可能性がある。