これは宇宙論と恒星の進化のパズルの1つです。超大質量ブラックホールはどのようにしてそうなったのでしょう… 超大規模…初期の宇宙では、安定した降着プロセスだけで質量を蓄積するのにまだ十分な時間が経過していないように見えますか？健康的な食欲と重力の範囲内の多くであっても、10億の太陽の質量に相当する物質を食べるにはしばらく時間がかかります。しかし、それでもまだあります。モンスターのブラックホールは、最も遠い銀河の一部でよく見られ、宇宙が10億回目の誕生日を迎えたばかりであるにもかかわらず、早熟な成長を誇示しています。
現在、Caltechの研究者による最近の調査結果は、これらの古代のSMBが特定の種類の始原巨星、大きく成長し若くして死んだエキゾチックな恒星恐竜の死によって形成されたことを示唆しています。彼らの暴力的な崩壊の間に1つだけでなく 二 ブラックホールが形成され、それぞれが独自の質量を集めて、最終的に1つの超巨大モンスターに結合します。
シミュレーションを見て、これがどのように行われるかについて以下で詳しく説明します。
Jessica Stoller-ConradによるCaltechニュース記事から：
若い超大質量ブラックホールの起源を調査するために、クリスチャンライスヴィヒ、NASAアインシュタインカルテック宇宙物理学博士研究員、および理論天体物理学の助教授であるクリスチャンオットは、超大質量星に関するモデルに転向しました。これらの巨大でエキゾチックな星は、宇宙の初期にほんの少しの間存在したと仮定されています。
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通常の星とは異なり、超大質量星は主に自身の光子放射によって重力に対して安定しています。非常に大規模な星では、光子放射（星の内部温度が非常に高いために発生する光子の外向きのフラックス）が、ガスを引き戻す重力に逆らって、星からガスを外向きに押し出します。
超巨大星は、その寿命の間に、光子放射の放出によるエネルギー損失のためにゆっくりと冷却されます。星が冷えるにつれて、それはよりコンパクトになり、その中心密度はゆっくりと増加します。このプロセスは、星が重力不安定に陥り、星が重力的に崩壊し始めるのに十分なコンパクトに達するまで数百万年続きます。
以前の研究では、超大質量星が崩壊すると、急速な回転により平らになる可能性のある球形を維持すると予測されていました。この形状は、軸対称構成と呼ばれます。非常に急速に回転する星は小さな摂動を起こしやすいという事実を取り入れて、ライスウィグと彼の同僚は、これらの摂動が星を非-崩壊中の軸対称形状。このような最初の小さな摂動は急速に増大し、最終的には崩壊する星の内部のガスを凝集させ、高密度の破片を形成させます。
「若い宇宙でブラックホールが超大規模に成長するのは、崩壊する物体の「種」の質量がすでに十分に大きい場合にのみ可能であるようです。」
– Christian Reisswig、NASAアインシュタインポスドク研究員、Caltech
これらの破片は、星の中心を周回し、崩壊中に物質を拾い上げるにつれて、ますます密度が高くなります。彼らはまた、温度が上昇します。そして、Reisswig氏は、「興味深い効果が生まれる」と述べています。十分に高い温度では、電子とそれらの反粒子、または陽電子を電子と陽電子のペアとして知られているものに一致させるのに十分なエネルギーが利用できます。電子と陽電子のペアを作ると圧力が失われ、崩壊がさらに加速します。その結果、2つの周回フラグメントが最終的に非常に密集し、各クランプでブラックホールが形成される可能性があります。次に、1組のブラックホールは、マージして1つの大きなブラックホールになる前に、互いに渦巻くことがあります。
「これは新しい発見です」とReisswigは言います。 「単一の崩壊する星が、その後、融合するブラックホールのペアを生成する可能性があると誰も予測したことがありません。」
これらの調査結果は 物理的レビューレター 10月11日の週。出典：Jessica Stoller-ConradによるCaltechニュース記事。
