الثقوب السوداء مليار مرة كتلة الشمس أو أكثر تكمن في قلب العديد من المجرات ، مما يدفع تطورها. على الرغم من شيوعها اليوم ، إلا أن الأدلة على وجود ثقوب سوداء فائقة الضخامة موجودة منذ طفولة الكون ، بعد مليار سنة أو نحو ذلك بعد الانفجار العظيم ، حيرت الفلكيين لسنوات.
كيف استطاع هؤلاء العمالقة أن يصبحوا ضخمين للغاية في فترة زمنية قصيرة نسبيًا كان عليهم تشكيلها؟ دراسة جديدة بقيادة Tal Alexander من معهد Weizmann للعلوم و Priyamvada Natarajn من جامعة Yale ، قد توفر حلاً.
غالبًا ما يُعتقد أن الثقوب السوداء مخلوقات وحشية تمتص الغبار والغاز بمعدل هائل. لكن هذا لا يمكن أن يكون أبعد عن الحقيقة (في الواقع ، فإن الكلمات "تمتص" و "الثقب الأسود" في نفس الجملة تجعلني أشعر بالضيق). على الرغم من أنها عادة ما تتراكم أقراص تراكم مشرقة - أقراص دوارة من الغاز والغبار تجعلها مرئية عبر الكون المرئي - إلا أن هذه الأقراص نفسها تحد فعليًا من سرعة النمو.
أولاً ، عندما تقترب المادة الموجودة في قرص التنامي من الثقب الأسود ، تحدث الاختناقات المرورية التي تبطئ أي مادة أخرى مقلقة. ثانيًا ، عندما تصطدم المادة داخل هذه الاختناقات المرورية ، فإنها ترتفع وتولد إشعاعًا للطاقة يؤدي فعليًا إلى طرد الغاز والغبار بعيدًا عن الثقب الأسود.
يمكن أن يكون النجم أو تيار الغاز على مدار ثابت حول الثقب الأسود ، مثلما يدور كوكب حول نجم. لذا من الصعب على الفلكيين التفكير في طرق من شأنها أن تجعل الثقب الأسود ينمو إلى أبعاد فائقة الكتلة.
لحسن الحظ ، ربما وجد ألكسندر وناتاراجان طريقة للقيام بذلك: من خلال وضع الثقب الأسود داخل مجموعة من آلاف النجوم ، فإنهم قادرون على العمل بدون قيود قرص التنامي.
يُعتقد عمومًا أن الثقوب السوداء تتكون عندما تنفجر النجوم الضخمة ، التي تزن عشرات الكتل الشمسية ، بعد إنفاق وقودها النووي. دون أن يكون الفرن النووي في صميمه ضد الجاذبية ، ينهار النجم. بينما تسقط الطبقات الداخلية للداخل لتشكل ثقبًا أسود يتكون من حوالي 10 كتل شمسية فقط ، تسقط الطبقات الخارجية بشكل أسرع ، وتصل إلى الطبقات الداخلية ، وترتد في انفجار مستعر أعظم ضخم. على الأقل هذه هي النسخة البسيطة.
بدأ الفريق بنموذج ثقب أسود ، تم إنشاؤه من هذا الانفجار النجمي ، مضمنًا في مجموعة من آلاف النجوم. سقط تدفق مستمر للغاز الكثيف والبارد غير الشفاف في الثقب الأسود. لكن إليكم الحيلة: سحب الجاذبية للعديد من النجوم القريبة جعلها متعرجة بشكل عشوائي ، مما منعها من تكوين قرص تراكم.
بدون قرص تراكم ، لن تكون المادة أكثر قدرة على السقوط في الثقب الأسود من جميع الجوانب فحسب ، بل لا تتباطأ في قرص التنامي نفسه.
بشكل عام ، يشير النموذج إلى أن الثقب الأسود 10 أضعاف كتلة الشمس يمكن أن ينمو إلى أكثر من 10 مليار مرة كتلة الشمس بمقدار مليار سنة بعد الانفجار العظيم.
نُشرت الورقة في 7 أغسطس في مجلة Science وهي متاحة على الإنترنت.
