Πώς οι πρώτες μαύρες τρύπες γιγαντωθήκαν σε χρόνο ρεκόρ: Μελέτη λύνει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας

Απάντηση σε ένα από τα πιο επίμονα ερωτήματα της σύγχρονης αστρονομίας –πώς οι μαύρες τρύπες κατάφεραν να αποκτήσουν τεράστιες μάζες σε εξαιρετικά μικρό χρονικό διάστημα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη– δίνει νέα μελέτη ερευνητών του Maynooth University, που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Nature Astronomy.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι χαοτικές και πλούσιες σε αέριο συνθήκες που επικρατούσαν στο πρώιμο Σύμπαν επέτρεψαν στις πρώτες, σχετικά μικρές μαύρες τρύπες να αναπτυχθούν με πρωτοφανείς ρυθμούς, φτάνοντας σε μάζες δεκάδων χιλιάδων φορές μεγαλύτερες από εκείνη του Ήλιου μέσα σε ελάχιστο κοσμικό χρόνο.

Ο επικεφαλής της έρευνας, υποψήφιος διδάκτορας Daxal Mehta, εξηγεί ότι μέσω προηγμένων υπολογιστικών προσομοιώσεων αποδείχθηκε πως οι μαύρες τρύπες που σχηματίστηκαν λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη μπορούσαν να εισέλθουν σε φάσεις «υπερ-Εντινγκτονικής πρόσληψης ύλης». Πρόκειται για περιόδους κατά τις οποίες μια μαύρη τρύπα καταναλώνει ύλη με ρυθμό πολύ μεγαλύτερο από τον θεωρητικά αναμενόμενο, χωρίς η ακτινοβολία που παράγεται να αναστέλλει αυτή τη διαδικασία.

Καταρρίφθηκε θεωρία που επικρατούσε για χρόνια

Όπως σημειώνουν οι ερευνητές, τα ευρήματα καλύπτουν το λεγόμενο «χαμένο κρίκο» ανάμεσα στις πρώτες γενιές άστρων και στις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που παρατηρούνται αργότερα στο κέντρο των γαλαξιών. Μέχρι σήμερα, επικρατούσε η άποψη ότι μόνο οι λεγόμενες «βαριές» μαύρες τρύπες-σπόροι –οι οποίες γεννιούνται ήδη με τεράστια μάζα– μπορούσαν να εξηγήσουν την ταχεία εμφάνιση αυτών των κοσμικών γιγάντων.

Η νέα μελέτη αμφισβητεί αυτή την παραδοχή. Όπως τονίζει ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, δρα John Regan, ακόμη και «ελαφριές» μαύρες τρύπες, με μάζα λίγες δεκάδες ή εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου, μπορούν να εξελιχθούν ραγδαία, εφόσον βρεθούν στο κατάλληλο περιβάλλον. Αυτό σημαίνει ότι οι βαριές μαύρες τρύπες-σπόροι, που απαιτούν πιο σπάνιες και εξωτικές συνθήκες για να σχηματιστούν, ίσως δεν είναι απαραίτητες για να εξηγηθεί το φαινόμενο.

Τα συμπεράσματα της έρευνας έρχονται να συμπληρώσουν παρατηρήσεις του James Webb Space Telescope, ο οποίος έχει εντοπίσει υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε εξαιρετικά πρώιμες φάσεις της ιστορίας του Σύμπαντος, προκαλώντας προβληματισμό για το πώς πρόλαβαν να αναπτυχθούν τόσο γρήγορα.

Παράλληλα, η μελέτη έχει συνέπειες και για μελλοντικές διαστημικές αποστολές, όπως η κοινή αποστολή ESA–NASA Laser Interferometer Space Antenna (LISA), που έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί το 2035. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι αν αυτές οι ταχέως αναπτυσσόμενες «βρεφικές» μαύρες τρύπες ήταν πράγματι πολυάριθμες, τότε οι συγχωνεύσεις τους ενδέχεται να ανιχνευθούν μέσω βαρυτικών κυμάτων.

Όπως καταλήγουν οι ερευνητές, το πρώιμο Σύμπαν αποδεικνύεται πολύ πιο ταραχώδες και δυναμικό απ’ ό,τι είχε αρχικά εκτιμηθεί, με πληθυσμούς μαζικών μαύρων τρυπών που σχηματίστηκαν πολύ νωρίτερα και πολύ ταχύτερα από τις μέχρι σήμερα θεωρίες.