Fedezzük fel együtt, hogyan érthettük meg a legősibb fekete lyukak gyors növekedését! Helló Magyarország!

Egy friss kutatás izgalmas új megvilágításba helyezi azt a rejtélyt, hogy miként fejlődhettek ki villámgyorsan óriási szupermasszív fekete lyukak a korai univerzumban. Az eredmények arra utalnak, hogy különleges körülmények és folyamatok játszhattak szerepet ebben a lenyűgöző fejlődésben.

A kutatók egy innovatív fizikai modellt alkottak, amely azt sugallja, hogy ezek az objektumok a sötét anyag egy különleges formájának gravitációs összeomlása révén jöhettek létre. A sötét anyag az univerzumban rejlő egyik legnagyobb titok, mivel közvetlen megfigyelésére nincs mód, és egyedül gravitációs kölcsönhatásokon keresztül hat a látható anyagra. Bár a galaxisok felépítésében kulcsszerepet játszik, annak pontos természete továbbra is rejtély marad, ahogy azt a Live Science is hangsúlyozza.

A hagyományos kozmológiai elképzelések szerint a sötét anyag kizárólag gravitációs interakciókon alapul, de ez a megközelítés nem ad választ arra, hogyan létezhettek az ősrobbanás után mindössze 800 millió évvel olyan kvazárok, amelyeket több milliárd naptömegű fekete lyukak táplálnak. A jelenlegi tudományos elméletek azt sugallják, hogy a fekete lyukak növekedése a gáz befogásával és kisebb fekete lyukakkal vagy galaxisokkal való ütközésekkel történik. Azonban e folyamatok sebessége nem elegendő ahhoz, hogy indokolni tudja a korai univerzumban megfigyelt szupermasszív fekete lyukak óriási tömegét.

A kutatócsoport egy izgalmas új irányt fedezett fel, amely a sötét anyag egy különleges alcsoportjára, az úgynevezett ultra-önkölcsönható sötét anyagra (Self-Interacting Dark Matter) összpontosít. Az elmélet alapján ez a típusú sötét anyag a korai univerzumban mindössze 10%-ot képviselt, mégis, a hagyományos sötét anyaggal ellentétben jelentős önkölcsönhatásokat mutatott. Ennek következtében a részecskék gyakrabban ütköztek egymással, lehetővé téve, hogy a galaxisok középpontjában sűrű magok jöjjenek létre, amelyek végül összeomlottak és fekete lyukká alakultak. Ez a felfedezés új perspektívát nyújthat a sötét anyag természetének megértésében és a galaxisok fejlődésének folyamatában.

Grant Roberts, a Kaliforniai Egyetem doktorandusza úgy véli, hogy "az önkölcsönhatások elengedhetetlenek, mivel a sötét anyag részecskéi valamilyen módon ütközniük kell egymással, és ezeket az ütközéseket sokkal intenzívebbé kell tenni, mint csupán a gravitációs kölcsönhatások által." Ez az ütközési mechanizmus lehetővé teszi a sötét anyag sűrűsödését a galaxisok belső területein, ami végül fekete lyukak kialakulásához vezet. A modell azt javasolja, hogy ha ez a folyamat a galaxis fejlődésének korai szakaszában zajlik, akkor az így létrejött fekete lyukak hagyományos módokon is képesek tovább növekedni. Ezzel szemben a klasszikus fekete lyukképződési elméletekkel, ezek a fekete lyukak sokkal gyorsabb növekedésre képesek, miközben összhangban maradnak a további asztrofizikai megfigyelésekkel.

A kutatók három jól ismert kvazárt vizsgáltak, figyelembe véve azok tömegét és életkorát. Ezen objektumokat nemcsak a James Webb űrtávcső (JWST), hanem más megfigyelési rendszerek is alaposan tanulmányozták. Az adatok rendkívül értékesek voltak a modell kalibrálása során, és az eredmények egyértelműen azt mutatták, hogy az ultra-önkölcsönható sötét anyag elmélete pontosan tükrözi a megfigyelt fekete lyukak jellemzőit. Roberts hangsúlyozta, hogy a kutatási modelljük különlegessége abban rejlik, hogy képesek közvetlenül meghatározni az önkölcsönhatás intenzitását, valamint azt is, hogy a sötét anyag mekkora része rendelkezik ezzel a sajátossággal.

Az elmélet egyik leglenyűgözőbb vonása, hogy konkrét, megfigyelhető előrejelzéseket fogalmaz meg. A modell alapján az univerzumban köztes tömegű fekete lyukaknak kell létezniük a törpegalaxisokban, amelyek méretükben kisebbek, mint a Tejútrendszer. Amennyiben a csillagászok képesek lesznek megmérni e különleges objektumok tömegét és eloszlását, az egy új elmélet közvetlen bizonyítékaként szolgálhat. A kutatás hangsúlyozza, hogy a Webb űrteleszkóp további megfigyelései segíthetnek az elmélet finomhangolásában. Ahogy egyre távolabbi és ősibb szupermasszív fekete lyukakat fedeznek fel, úgy a feketelyuk-képződés időbeli kerete és az ultra-önkölcsönható sötét anyag modelljének részletei is egyre tisztábbá válnak.

Roberts véleménye szerint a James Webb űrteleszkóp által felfedezett ősi fekete lyukak számának növekedése szigorúbb kereteket állíthat fel a modellek paramétereivel kapcsolatban. "Izgatottan várjuk, hogy ezek az új felfedezések miként alakítják át a köztes tömegű fekete lyukak tömegére és elterjedésére vonatkozó becsléseinket."