Simuleringar tyder på att massiv tidig svart hål är primordialt

Astronomer har föreslagit att ett ovanligt stort svart hål i en galax från för 13 miljarder år sedan kan vara en primordial rest från universums gryning. Upptäckt av James Webb Space Telescope väger svarta hålet 50 miljoner gånger solens massa men saknar omgivande stjärnor, vilket utmanar traditionella bildningsteorier. Detaljerade simuleringar indikerar att det kan ha uppstått från täthetsfluktuationer efter big bang.

I augusti upptäckte forskare ledda av Boyuan Liu vid University of Cambridge galaxen Abell 2744-QSO1 med James Webb Space Telescope (JWST). Denna avlägsna galax, som är 13 miljarder år gammal, hyser ett svart hål som är cirka 50 miljoner gånger solens massa, men den verkar nästan helt sakna stjärnor.

Liu noterade anomalin: «Detta är ett pussel, eftersom den traditionella teorin säger att stjärnor bildas först, eller tillsammans med svarta hål.» Vanligtvis bildas svarta hål från kollapsen av massiva stjärnor som förbrukat sitt bränsle.

För att förklara detta undersökte Lius team konceptet med primordiala svarta hål, som först teoretiserades av Stephen Hawking och Bernard Carr 1974. Dessa hypotetiska objekt skulle ha bildats direkt från fluktuationer i universums densitet kort efter big bang, utan att involvera stjärnor.

Initiala enkla simuleringar antydde denna möjlighet, men teamet genomförde mer avancerade modeller som tar hänsyn till gasdynamik, stjärnbildning och interaktioner runt ett initialt litet primordialt svart hål. Under universums första hundratals miljoner år förutsåg dessa simuleringar en tillväxt som matchar det observerade massan hos det svarta hålet i QSO1, samt förekomsten av tyngre element.

Liu beskrev resultaten: «Det är inte avgörande, men det är en intressant och viktig möjlighet.» Roberto Maiolino, också vid University of Cambridge och del av upptäcktslaget, tillade: «Faktum att de lyckas matcha egenskaperna hos QSO1, både vad gäller svart hållets massa, stjärnmassan och den kemiska berikningen, är mycket intressant och uppmuntrande.»

Utmaningar kvarstår. Standard-simuleringar producerar primordiala svarta hål upp till cirka 1 miljon solmassor, långt mindre än QSO1:s. Clustering kan dock möjliggöra snabba sammanslagningar för att uppnå större storlek. Dessutom kan bildning kräva en närliggande högenergi-händelse som en supernova, men ingen är uppenbar nära QSO1.

Arbetet, detaljerat i arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2512.14066, belyser hur JWST-observationer driver teorier om svarta hål i det tidiga universum.

Relaterade artiklar

New analysis of gravitational wave data indicates that the universe's heaviest black holes arise from multiple collisions inside dense star clusters instead of single stellar collapses.

Rapporterad av AI

A theoretical study proposes that collapsing massive stars may form gravastars rather than black holes by creating miniature universes inside themselves. The model offers the first dynamic explanation for how these exotic objects could arise from ordinary stellar matter.

Astronomers have traced a high-energy neutrino to a distant galaxy powered by intense star formation rather than a supermassive black hole. The finding challenges previous assumptions about the origins of cosmic neutrinos.

Rapporterad av AI

Researchers propose that ancient gravitational waves in the early universe produced particles that became dark matter. The study by scientists from Johannes Gutenberg University Mainz and Swansea University suggests a new mechanism involving stochastic gravitational waves converting into fermions. Published in Physical Review Letters, the work addresses a key mystery in cosmology.

Denna webbplats använder cookies

Vi använder cookies för analys för att förbättra vår webbplats. Läs vår integritetspolicy för mer information.
Avböj