Обычно черная дыра образуется, когда массивная звезда массой в десятки солнечных масс взрывается после того, как ее ядерное топливо израсходовано. Без того, чтобы ядерная печь в ее ядре отталкивалась от силы тяжести, звезда коллапсирует: большая часть вещества выбрасывается наружу в виде мощного взрыва сверхновой, а остальная часть падает внутрь, образуя черную дыру массой всего около 10 солнечных.С тех пор, как эти древние квазары были впервые обнаружены, ученые задались вопросом, какой процесс мог привести к тому, что небольшая черная дыра так сильно разжирелась и увеличилась в размерах сразу после Большого взрыва.
Фактически, несколько процессов ограничивают скорость роста черной дыры. Например, газ обычно не падает прямо в черную дыру, а попадает в медленно спиралевидный поток, капля за каплей.
Когда газ, наконец, поглощается черной дырой, излучаемый ею свет отталкивается от газа. Этот свет уравновешивает гравитацию и замедляет поток, питающий черную дыру.Так как же в самом деле выросли эти древние квазары?
Профессор Тал Александер, руководитель отдела физики элементарных частиц и астрофизики, предлагает решение в статье, написанной вместе с профессором Приямвадой Натараджан из Йельского университета, которая недавно появилась в журнале Science.Их модель начинается с образования маленькой черной дыры в очень ранней Вселенной.
В то время, как считают космологи, газовые потоки были холодными, плотными и содержали гораздо больше материала, чем тонкие газовые потоки, которые мы видим в сегодняшнем космосе. Голодная новорожденная черная дыра двигалась, все время меняя направление, когда ее сбивали с ног другие молодые звезды в ее окрестностях.
Быстро двигаясь зигзагами, черная дыра постоянно увлекала все больше и больше газа на свою орбиту, втягивая газ прямо в себя так быстро, что газ не мог перейти в медленное спиралевидное движение. Чем больше становилась черная дыра, тем быстрее она ела; эти темпы роста, объясняет Александер, растут быстрее, чем экспоненциально.
Примерно через 10 миллионов лет — мгновение ока по космическому времени — черная дыра заполнилась бы примерно до 10 000 солнечных масс. С тех пор колоссальные темпы роста замедлились бы до несколько более неторопливых темпов, но будущий путь черной дыры уже был бы определен, что привело бы к тому, что в конечном итоге она весит миллиард солнечных масс или больше.