Hur bildas svarta hål i universum?

(Dan Tri) – Svarta hål är jättar med massor som är miljontals till miljarder gånger större än vår sol. De skapar så starka gravitationskrafter att inte ens ljus kan undkomma.

Simulering av ett supermassivt svart hål (Illustration: Adobe).

I centrum av de flesta galaxer lurar en kosmisk jätte: ett supermassivt svart hål. Dessa mystiska objekt, med massor som är miljoner till miljarder gånger större än vår sol, utövar en så stark gravitationskraft att inte ens ljus kan undkomma.

Svarta hål är så massiva att de formar galaxerna runt omkring dem. De påverkar stjärnbildning, galaxutveckling och till och med rörelserna hos hela stjärnhopar.

Vår Vintergata är inget undantag. I dess centrum finns Sagittarius A*, ett supermassivt svart hål som väger lika mycket som fyra miljoner solar. Även om dessa svarta hål är avgörande för galaxernas existens, vet vi fortfarande inte säkert hur de bildas.

En ny studie av Pop III.1-modellen, ledd av den teoretiska astrofysikern Jonathan Tan vid University of Virginia, närmar sig dock detta förbryllande problem med ett nytt perspektiv.

Professor Tan bygger vidare på årtionden av forskning för att lägga grunden för en ny teori som skulle kunna förklara hur dessa gigantiska kosmiska kroppar bildades.

Enligt forskning av honom och hans kollegor kan kollapsen av den första generationen stjärnor, även kända som protostjärnor, ha lett till bildandet av supermassiva svarta hål.

Popmodell III.1

Stjärnor som bildats av urväte och helium kallas Pop III-stjärnor (Illustration: Rymden).

I det tidiga universum, långt innan galaxer och planeter uppstod, föddes den första generationen stjärnor. Dessa stjärnor, bildade av urväte och helium, kallades Pop III-stjärnor av astrofysiker.

Pop III.1-modellen, utvecklad av professor Jonathan Tan, beskriver stjärnor som bildades i miljöer som inte påverkades av tyngre grundämnen. Utan kol, syre eller tungmetaller för att reglera kylningsprocessen kunde dessa första stjärnor ha nått extremt höga massor.

Föreställ dig stjärnor hundratals gånger massivare än vår sol. Deras enorma storlek ger dem kort livslängd och kollapsar snabbt och bildar de första svarta hålen.

Dessa ursprungliga svarta hål, resterna av Pop III-stjärnor, fungerar som frön för tillväxten av jättelika svarta hål. Så småningom växer de sig större och blir de supermassiva svarta hål som vi nu ser i galaxernas centrum. Forskare har till och med upptäckt ett supermassivt svart hål som väger 36 miljarder gånger mer än solen.

Pop III.1-stjärnor spelade också en nyckelroll i att forma det tidiga universum. Deras kraftfulla strålning joniserade omgivande vätgas, vilket initierade universums återjonisering.

Detta var ett avgörande ögonblick då universum förändrade sin struktur och energibalans. Resultatet blev en plötslig kosmisk belysning, känd som en "blixt" i astronomiska kretsar.

Det dubbla inflytandet från Pop III.1-stjärnor gör dem viktiga för att förstå början på kosmisk struktur.

Utmaningar och alternativ

Pop III.1-modellen anses fortfarande vara en vetenskapligt accepterad teori (Illustration: Rymden).

Förutom att förklara bildandet av supermassiva svarta hål, tar Pop III.1-teorin också upp flera stora olösta problem inom kosmologin.

Dessa frågor inkluderar "Hubble-spänningen", debatten om dynamisk mörk energi och även anomalier relaterade till neutrinomassor.

Genom att koppla de första stjärnorna och deras svarta hålrester till universums storskaliga utveckling erbjuder professor Tans modell ett unikt perspektiv som kan hjälpa till att reda ut många mysterier.

Pop III.1-scenariot är dock inte den enda idén. Andra teorier antyder att ursvarta hål bildades direkt från densitetsfluktuationer under de första sekunderna efter Big Bang.

Dessa svarta hål skulle kunna vara fröna till supermassiva svarta hål. En annan metod pekar på direkt kollaps av gigantiska gasmoln som inte bildar stjärnor.

Varje teori föreslår en annan mekanism, som alla syftar till att förklara universums mysterier.

Pop III.1-modellens förutsägelser om joniseringen av det tidiga universum utmanas också. Observationsbegränsningar för den kosmiska mikrovågsbakgrunden, särskilt den dynamiska Sunyaev-Zeldovich-effekten, tyder på att mängden och tidpunkten för återjonisering kan vara svåra att förena.

Ändå anses Pop III.1-modellen fortfarande vara en övertygande teori och fortsätter att ge näring åt debatten om hur en av universums första strukturer bildades.

Källa: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm