Według nowych badań supermasywne czarne dziury rosną zaskakująco szybko, co stanowi odkrycie o znaczeniu kosmologicznym. Oznacza to, że nasze dotychczasowe zrozumienie procesu ewolucji, w tym wzrostu, czarnych dziur może wymagać rewizji.
Naukowcy z Uniwersytetu Kolorado, z Josephem Simonem na czele, przeprowadzili symulacje dotyczące ewolucji czarnych dziur. Dzięki temu zidentyfikowali, że supermasywne czarne dziury, znajdujące się w centrach galaktyk, rosną w tempie o wiele szybszym niż dotychczas sądzono.
Dotychczasowe modele zakładały, że supermasywne czarne dziury rosną głównie przez akrecję materii, czyli pochłanianie gazu i pyłu kosmicznego wokół nich. Jednak nowe odkrycie sugeruje, że istnieje inny, nieznany jeszcze mechanizm, który przyczynia się do przyspieszonego wzrostu tych czarnych dziur. I nie jest to nawet łączenie się czarnych dziur w większe obiekty, procesy te zachodzą na tyle rzadko, że przez 13.8 mld lat życia wszechświata, najzwyczajniej nie byłoby na to czasu.
Wyjściową metodą badania mas czarnych dziur i ich interakcji jest rejestracja fal grawitacyjnych. Powstają one w wyniku przyspieszania dwóch łączących się czarnych dziur, a ich natężenie i amplituda pozwalają naukowcom ocenić ich masy i naturę zderzenia. Takie zdarzenia zachodzą jednak bardzo rzadko, a przynajmniej nieczęsto je rejestrujemy. Dlatego też potrzebna była nowa metoda szacowania mas takich obiektów.
Wizja artystyczna przedstawiająca przepływ sygnałów wysyłanych przez pulsary przez zniekształconą czasoprzestrzeń – wizualizacja sygnałów odbieranych przez obserwatorium NANO Grav.
Aby opracować taką metodę, Simon, będący częścią projektu North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANO Grav.), zebrał informacje o setkach tysięcy galaktyk, niektórych odległych o wiele miliardów lat świetlnych od nas. Na podstawie tych danych, obliczył masy czarnych dziur dla niektórych z największych galaktyk we wszechświecie. Następnie wykorzystał modelowanie komputerowe do symulacji fal grawitacyjnych wytwarzanych przez te obiekty. Dzięki temu Simon uzyskał rozrzut mas czarnych dziur we wszechświecie sprzed około czterech miliardów lat. I tu nastąpił zwrot akcji, dane pokazały coś, czego nie przypuszczaliśmy do tej pory — miliardy lat temu we wszechświecie istniało więcej wielkich galaktyk i supermasywnych czarnych dziur, niż dotychczas przewidywano.
Wyniki tych badań mają duże znaczenie dla naszego zrozumienia ewolucji galaktyk i kosmosu jako całości. Supermasywne czarne dziury odgrywają kluczową rolę w procesach formowania i ewolucji galaktyk, dlatego zrozumienie ich wzrostu jest szalenie istotne dla pełnego obrazu kosmicznego.
W przyszłości naukowcy będą kontynuować badania, aby lepiej zrozumieć mechanizmy przyspieszonego wzrostu supermasywnych czarnych dziur. Ten nowy paradoks w naszym zrozumieniu kosmosu otwiera drzwi do kolejnych odkryć i daje możliwość pogłębienia naszej wiedzy o najbardziej tajemniczych i potężnych obiektach we wszechświecie.
