Misterul Găurilor Negre Supermasive: Cum Au Crescut Așa de Rapid?

Cercetările recente ar putea să ofere răspunsuri la una dintre cele mai vechi enigme ale astronomiei: cum au evoluat găurile negre supermasive atât de rapid? În plus, aceste studii aduc lumină și asupra unui nou mister: ce sunt „punctele roșii mici” observate de Telescopul Spațial James Webb (JWST)?

La inima aproape fiecărei galaxii din cele aproximativ 2 trilioane răspândite în spațiu-timp se ascunde un leviatan invizibil. Aceste găuri negre gigantice au apărut pe scena cosmică la scurt timp după nașterea Universului și au crescut rapid, atingând mase de milioane sau chiar miliarde de ori mai mari decât masa Soarelui în mai puțin de un miliard de ani. Astronomii s-au întrebat de mult timp cum aceste găuri negre supermasive au reușit să acumuleze atât de multă masă într-un interval atât de scurt.

Misterul acestor găuri negre a devenit și mai complex în 2022, când au fost observate „punctele roșii mici” la marginea îndepărtată a spațiului. Când aceste sfere minuscule de culoare stacojie au început să apară neașteptat în imaginile Universului îndepărtat capturate de JWST, natura lor a fost intens dezbătută. Acum, după ce oamenii de știință au acumulat sute de astfel de exemple, mulți cred că aceste puncte sunt găuri negre supermasive în creștere.

Problema este că ele apar chiar mai devreme decât credeau astronomii că este posibil, ceea ce face și mai dificilă explicarea formării timpurii a găurilor negre supermasive. Observațiile sugerează că punctele roșii mici au început să clipească când Universul avea aproximativ 600 de milioane de ani și au dispărut în următorul miliard de ani (găurile negre supermasive persistă până în prezent, dar nu mai luminează ca puncte roșii mici).

Un nou studiu încearcă să explice formarea timpurie a acestor obiecte imense prin intermediul unor roiuri dense de stele.

Mulți credeau că ar încălca legile fizicii ca găurile negre gigantice să se formeze atât de rapid. Totuși, un nou studiu explică modul în care coliziunile între roiuri de stele ar fi putut genera găuri negre supermasive în primele câteva sute de milioane de ani ale Universului, fără a necesita noi legi fizice.

„În prezent, există trei idei principale despre cum se formează semințele găurilor negre supermasive: colapsul direct din norii de gaz, rămășițele primelor stele și roiurile dense de stele,” a spus Fred Garcia, student la doctorat la Universitatea Columbia, care a coordonat studiul. „Lucrarea noastră susține într-adevăr ultimul caz, unde roiurile dense evoluează și centrele lor se prăbușesc pentru a forma semințe de găuri negre de masă intermediară.”

Cercetătorii au utilizat simulări cosmologice pentru a recrea primele 700 de milioane de ani de istorie cosmică, concentrându-se pe formarea unei singure galaxii pitice. În galaxia lor virtuală, valuri de stele s-au născut în rafale scurte și explozive pe măsură ce norii de gaz rece s-au prăbușit în interiorul unei halouri de materie întunecată. În loc să urmeze un singur episod de formare stelară urmat de o formare constantă de stele, așa cum se aștepta Garcia, au avut loc două runde majore de naștere stelară. Roiuri întregi de stele au început să strălucească precum luminile unui pom de Crăciun.

„Universul timpuriu a fost un loc incredibil de aglomerat,” a spus Garcia. „Norii de gaz erau mai denși, stelele se formau mai repede și în acele medii, era…”

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România