Găurile negre tinere se sustrage de la detectare

HONOLULU – Poate că majoritatea găurilor negre supermasive – giganții întunecați din centrul galaxiilor – sunt doar timide când sunt tineri.

„Avem această problemă ciudată, în care, pe de o parte, universul face găuri negre cu adevărat supermasive la scurt timp după Big Bang”, spune Kevin Schawinski, astrofizician la ETH Zürich din Elveția. „Dar când ne uităm la galaxii mai tipice, nu găsim nicio dovadă pentru creșterea găurilor negre.”

Zonele de hrănire din jurul găurilor negre vorace creează quasari, cuptoare aprinse de raze X și alte lumini. Și totuși, telescopul spațial Chandra nu detectează raze X dintr-un cache de galaxii din constelația Fornax despre care cercetătorii cred că ar trebui să hrănească găurile negre tinere, a raportat Schawinski pe 6 august la o reuniune a Uniunii Astronomice Internaționale.

În ultimii câțiva ani, astronomii au găsit o mână de quasari foarte strălucitori care s-au luminat în primul miliard de ani de istorie cosmică. Acești quasari sunt probabil alimentați de găuri negre supermasive neobișnuit de puternice – cele care au înghițit gaz cât mai repede posibil (sau chiar mai repede) timp de sute de milioane de ani.

„Dacă acest lucru se întâmplă în tot universul”, spune Schawinski, „atunci dacă ne uităm la mai multe galaxii de masă normală, ar trebui să vedem găurile lor negre supermasive ieșind în universul timpuriu în aceeași măsură.”

Dar ei nu.

Poate că găurile negre mai comune sunt acolo, dar nu se hrănesc în mod activ, spune el. Sau poate că ceva împiedică razele X să iasă.

Sau poate – doar poate – aceste găuri negre nu s-au născut încă.

„Este o sugestie foarte interesantă”, spune Andrea Comastri, astronom la Osservatorio Astronomico di Bologna din Italia, despre scenariul care nu s-a născut încă. „Dar nu sunt convins.”

Aceste imagini captează un volum relativ mic de spațiu, spune el, așa că poate că cercetătorii nu aruncă o plasă suficient de largă. Distanțele până la aceste galaxii sunt, de asemenea, notoriu de greu de stabilit. Multe ar putea fi mult mai aproape și văzute într-o perioadă în care găurile negre s-au format, dar s-au liniștit puțin.

Dacă universul poate face găuri negre monstruoase în mai puțin de un miliard de ani, atunci a face băieți relativ mici ar trebui să fie simplu și ar trebui să fie peste tot, spune Comastri. „Ar trebui să fie mai ușor să faci găuri negre mai mici pentru că nu trebuie să lucrezi atât de mult. Sunt acolo undeva.”

Dacă se confirmă că găurile negre lipsesc, „va zgudui multe din ceea ce credem despre creșterea quasarului”, spune Tiziana Di Matteo, astrofizician la Universitatea Carnegie Mellon din Pittsburgh. „Dar sunt foarte sceptic în privința asta.”

Probabil că aceste neprezentări cosmice nu absorb gazul la fel de repede pe cât presupun cercetătorii, spune ea. Dacă aceste găuri negre ronțăie doar gazul din jur – spre deosebire de verii lor obezi care se îngâmfa – atunci razele X ar curge doar din farfuriile lor și ar putea să nu fie detectate.

La fel ca în cazul oamenilor, obezitatea la găurile negre este influențată de mediu. Majoritatea galaxiilor au nevoie de ceva timp pentru a acumula suficientă masă pentru a-și alimenta eficient găurile negre, spune Di Matteo. Galaxiile minuscule pierd cu ușurință gaz de fiecare dată când se naște un grup de stele noi sau ori de câte ori explodează o stea pe moarte. „Numai în medii extreme”, spune ea, la joncțiunile filamentelor cosmice care devin depozite interstelare, „unde gazul ar putea pătrunde și să nu-i pese de nimic altceva ce se întâmplă”. Aici, găurile negre în curs de dezvoltare nu se bazează la fel de pe gravitația slabă a galaxiei lor pentru a prinde mâncare; râurile de gaze care vin sunt ca niște furtunuri de incendiu intergalactice.

Acele kituri de pornire neobișnuit de masive pentru găuri negre sunt probabil responsabile pentru quasarii orbitori care se activează în primul miliard de ani după Big Bang. Simulările pe computer arată că în universul mai tânăr, mai intim, când totul a fost strivit împreună mult mai mult decât în ​​prezent, există locuri ciudate în care gazul se îndreaptă spre galaxiile ancestrale la viteze uluitoare, oferind găuri negre cu creștere rapidă, cu o soluție totală. bufet can-eat.

Celelalte găuri negre mai puțin uimitoare, cele pe care le vânează Schawinski și colegii, probabil își petrec următoarele câteva miliarde de ani în liniște, ajungând din urmă. Găsirea acestor găuri negre atunci când sunt tineri și se luptă să crească ar putea necesita căutarea într-o zonă mai largă sau obținerea de observații mai sensibile.

„Este interesant”, spune Schawinski. „Este ultima categorie majoră de obiecte astrofizice despre a căror origine nu știm nimic.” Planetele, stelele și galaxiile sunt destul de bine înțelese, spune el. „Dar nu avem idee cum se formează găurile negre supermasive.”

Echipa lui Schawinski intenționează să petreacă următorii ani sau doi repetând experimentul pe un volum mai mare de spațiu, sperând să găsească cel puțin o gaură neagră tânără într-o galaxie de dimensiuni moderate. „Odată ce treci de la zero la unu, ai cu ce să lucrezi”, spune el. „În acest moment nu avem nimic.”