最初のブラックホールがどのように形成されたかがついにわかるかもしれない

一般的に、ブラックホールには広く知られ、非常によく知られている 2 つの種類があります。1 つは恒星質量ブラックホールで、これはより小さく、大きな恒星が崩壊して形成される (その過程で超新星爆発が起こります) ものです。もう 1 つは超大質量ブラックホールで、これは… 不可解な謎の結果として形成されます。初期の宇宙は超大質量ブラックホールで満ちていたと考えられています。超大質量ブラックホールはガスと塵を集積して恒星や惑星を形成し、最終的に私たちが知っている銀河を形成しました。しかし、崩壊する恒星が周囲になかったとしたら、最初の星形成ブラックホールはどのようにして出現したのでしょうか。

ついに、この宇宙の「鶏が先か卵が先か」という問題に答えが出るかもしれない。天体物理学ジャーナル・レターズ誌に掲載された新しい研究は、これらの天体が星なしでどのように形成されたかを示す新たなモデルを大いに支持しており、これまで科学的に説明できなかった謎に宇宙論的な明快さを与える可能性がある。

カナダのオンタリオ州にあるウェスタン大学の物理学および天文学教授であるシャンタヌ・バス氏は、このモデルはブラックホールの成長を止める原因についての別の考えに基づいていると説明しています。リングの片隅には、上で概説した「コラプサー」モデルがあります。この場合、「重力の崩壊は、崩壊するガスの破片、つまり星の中心で発生する強力な熱圧と放射圧によって停止します。」

リングのもう一方の角では（そして対照的に）「直接的な崩壊」が起こります。これは、超大質量ブラックホールが極めて短時間に非常に急速に形成され、その後ほぼ瞬時に停止するという仮定に基づいています。

ビッグバン直後の宇宙の幼少期に戻りましょう。大量の原始ガスと塵が飛び散っています。本当に大量に。その一部は凝集して非常に巨大な塊となり、崩壊して超高密度の物体となり、基本的にその場でブラックホールの種となります。ブラックホールは幼少期の宇宙の新鮮なガスと塵を貪り始めますが、摂食の狂乱を止める圧力弁のようなものはありません。最終的に、これらすべてのブラックホールと宇宙の他の新生星から発生する放射線が、ブラックホールの大規模な増殖と成長に終止符を打ち、現在私たちが超大質量ブラックホールと呼んでいるものが残ります。

言い換えれば、ビッグバン後の最初の 8 億年の間にブラックホールが出現し、非常に急速に成長し、そして約 8 億年後に突然その成長が止まったのです。

この新しい論文は、ブラックホールの形成を直接調査しているわけではない。これまでの観測場所に基づいて、宇宙全体にわたる超大質量ブラックホールの分布図がどのようなものかを説明するモデルを提示している。その分布は、たまたま、ブラックホールの初期形成の直接崩壊モデルと最もよく合致している。

もちろん、直接崩壊は今のところ理論に過ぎません。バスー氏は、今後の研究でこれらの発見がさらに進み、これらの非常に巨大な天体の成長の歴史についてさらに解明され、直接崩壊が理にかなっているかどうかがわかることを期待しています。私たちがついにそれらを画像化できるという事実は、このモデルが精査に耐えるかどうかの検証に一歩近づいたことを確実に意味します。