Astronomer vid Maynooth University har förklarat hur supermassiva svarta hål bildades snabbt efter Big Bang genom simuleringar av kaotiska tidiga galaxer. Dessa förhållanden gjorde det möjligt för små svarta hål att växa snabbt genom att sluka gas i extraordinära hastigheter. Resultaten stämmer överens med observationer från James Webb Space Telescope.
Ett av astronomins ihållande mysterier — hur supermassiva svarta hål nådde enorma storlekar så kort efter universums födelse — kan ha en lösning, enligt en studie från forskare vid Irlands Maynooth University. Publicerad i Nature Astronomy använder forskningen avancerade simuleringar för att visa att de turbulenta, gasrika miljöerna i tidiga galaxer utlöste explosiv tillväxt hos initiala svarta hål. Teamet, ledd av doktoranden Daxal Mehta vid fysikavdelningen, fokuserade på svarta hål som bildades bara hundratals miljoner år efter Big Bang. «Vi fann att de kaotiska förhållandena i det tidiga universum utlöste tidiga, mindre svarta hål att växa till de supermassiva svarta hål vi ser senare efter en matorgie som slukade material runt dem», förklarade Mehta. Dessa simuleringar visar att så kallade lätta frö-svarta hål, som börjar vid 10 till några hundra solmassor, expanderade till tiotusentals solmassor. Detta skedde via super-Eddington ackretion, där svarta hål intog materia snabbare än typiska strålningsgränser tillåter, vilket utmanar tidigare antaganden att endast större tunga frö-svarta hål — upp till 100 000 solmassor från början — kunde uppnå sådana skalor. «Dessa små svarta hål ansågs tidigare vara för små för att växa till de bjäbbiga svarta hål som observeras i centra av tidiga galaxer», noterade Mehta. «Vad vi har visat här är att dessa tidiga svarta hål, trots sin storlek, kan växa spektakulärt snabbt under rätt förhållanden.» Arbetet adresserar pussel från James Webb Space Telescope, som har upptäckt massiva svarta hål tidigare än väntat. «Detta genombrott löser ett av astronomins stora pussel», sade Dr. Lewis Prole, en teammedlem. Ledaren Dr. John Regan tillade: «Tunga frön är något mer exotiska... Våra simuleringar visar att 'vanliga' stjärnmassiva svarta hål kan växa i extrema hastigheter i det tidiga universum.» Det tidiga kosmos framstår som mer dynamiskt än tänkt, med en större population av sådana svarta hål. Detta kan forma förväntningar för 2035 Laser Interferometer Space Antenna-uppdraget, som potentiellt kan detektera sammanslagningar av dessa tidiga växtare genom gravitationsvågor.