หลุมดำหนึ่งพันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์หรือมากกว่านั้นอยู่ที่ใจกลางของกาแลคซีหลายแห่งผลักดันวิวัฒนาการของพวกมัน แม้ว่าจะพบเห็นได้ทั่วไปในวันนี้ แต่หลักฐานของหลุมดำมวลมหาศาลที่ยังคงมีอยู่ตั้งแต่วัยเด็กของจักรวาลหนึ่งพันล้านปีหรือมากกว่านั้นหลังจากที่บิกแบงได้ทำให้นักดาราศาสตร์งงงวยมานานหลายปี
ไจแอนต์เหล่านี้จะเติบโตอย่างมหาศาลในเวลาอันสั้นได้อย่างไร การศึกษาใหม่นำโดย Tal Alexander จากสถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann และ Priyamvada Natarajn จาก Yale University อาจเป็นทางออก
หลุมดำมักเข้าใจผิดว่าเป็นสัตว์ประหลาดที่ดูดฝุ่นและก๊าซในอัตรามหาศาล แต่สิ่งนี้ไม่ได้มาจากความจริง (อันที่จริงคำว่า "ดูด" และ "หลุมดำ" ในประโยคเดียวกันทำให้ฉันประจบประแจง) แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะเพิ่มดิสก์สะสมมวลที่สดใส - ดิสก์ที่หมุนวนของก๊าซและฝุ่นที่ทำให้มองเห็นได้ทั่วจักรวาลที่สังเกตได้ - ดิสก์เหล่านี้ จำกัด ความเร็วในการเติบโตอย่างแท้จริง
ประการแรกเมื่อเรื่องในดิสก์สะสมมวลสารเข้าใกล้หลุมดำจะเกิดปัญหาการจราจรติดขัดซึ่งจะทำให้วัสดุอื่น ๆ ประการที่สองเมื่อวัตถุชนกันภายในการจราจรติดขัดมันจะร้อนขึ้นทำให้เกิดการแผ่รังสีพลังงานที่ขับก๊าซและฝุ่นออกไปจากหลุมดำ
ดาวฤกษ์หรือกระแสก๊าซสามารถอยู่ในวงโคจรที่เสถียรรอบ ๆ หลุมดำได้มากเท่าที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่ท้าทายสำหรับนักดาราศาสตร์ที่จะคิดหาวิธีที่จะทำให้หลุมดำโตขึ้นตามสัดส่วนมวลมหาศาล
โชคดีที่ Alexander และ Natarajan อาจพบวิธีในการทำเช่นนี้โดยการวางหลุมดำไว้ในกลุ่มดาวนับพันดวงพวกเขาสามารถทำงานได้โดยไม่มีข้อ จำกัด ของดิสก์สะสมมวลสาร
โดยทั่วไปแล้วหลุมดำคิดว่าก่อตัวขึ้นเมื่อดาวมวลสูงมีมวลมากถึงสิบเท่าของมวลดวงอาทิตย์ระเบิดหลังจากที่ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์แล้ว หากปราศจากเตาหลอมนิวเคลียร์ที่แกนกลางของมันผลักดันกับแรงโน้มถ่วงดาวก็ยุบตัวลง ในขณะที่ชั้นในตกสู่ภายในเพื่อก่อให้เกิดหลุมดำเพียงประมาณ 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ชั้นนอกจะร่วงเร็วขึ้นกระแทกเข้ากับชั้นในและเด้งขึ้นมาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาขนาดใหญ่ อย่างน้อยนั่นเป็นเวอร์ชันที่เรียบง่าย
ทีมเริ่มต้นด้วยแบบจำลองของหลุมดำที่สร้างขึ้นจากการระเบิดของดาวฤกษ์นี้ฝังตัวอยู่ภายในกระจุกดาวนับพันดวง การไหลของก๊าซหนาแน่นและเย็นทึบอย่างต่อเนื่องตกลงไปในหลุมดำ แต่นี่คือเคล็ดลับ: แรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ใกล้เคียงจำนวนมากทำให้มันคดเคี้ยวไปมาแบบสุ่มเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดดิสก์สะสมมวลรวม
หากไม่มีดิสก์สะสมมวลรวมไม่เพียง แต่จะสามารถตกลงไปในหลุมดำได้จากทุกด้านมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังไม่ช้าลงในดิสก์สะสมมวลสารด้วยตนเอง
โดยรวมแล้วโมเดลบอกว่าหลุมดำ 10 เท่ามวลดวงอาทิตย์สามารถเติบโตได้มากกว่า 10 พันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ภายในหนึ่งพันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง
บทความได้รับการตีพิมพ์ในวันที่ 7 สิงหาคมในสาขาวิทยาศาสตร์และสามารถออนไลน์ได้
