Има нарастващо мнение, че черните дупки в ранната Вселена може да са били семената, около които първо са растяли повечето от днешните големи галактики (сега със супермасивни черни дупки). И ако направите крачка напред назад, може да се окаже, че черните дупки са били ключови за повторното реализиране на ранната междузвездна среда - което след това е повлияло на мащабната структура на днешната Вселена.
За да обобщим тези ранни години ... Първо беше Големият взрив - и за около три минути всичко беше много компактно и следователно много горещо - но след три минути се образуваха първите протони и електрони и през следващите 17 минути част от онези протони взаимодействаха, за да образуват хелиеви ядра - докато на 20 минути след Големия взрив, разширяващата се вселена стана твърде готина, за да поддържа нуклеосинтезата. Оттам протоните и хелиевите ядра и електроните просто отскачаха за следващите 380 000 години като много гореща плазма.
Имаше и фотони, но имаше малък шанс тези фотони да направят нещо много, освен да се образуват и след това незабавно да се абсорбират от съседна частица в тази вряща се гореща плазма. Но на 380 000 години разширяващата се вселена се охлажда достатъчно, за да се протони и хелиеви ядра да се комбинират с електрони, за да образуват първите атоми - и изведнъж фотоните останаха с празно пространство, в което да изстрелят като първите светлинни лъчи - което днес ние все още може да открие космическия микровълнов фон.
Последваха т. Нар. Тъмни векове, докато около половин милиард години след Големия взрив започнаха да се образуват първите звезди. Вероятно е тези звезди да са големи, като наистина големи, тъй като достъпните хладни, стабилни водородни (и хелиеви) атоми лесно се агрегират и натрупват. Някои от тези ранни звезди може би са били толкова големи, че бързо се раздухаха на парчета като свръхновите нестабилни двойки. Други бяха просто много големи и се сгромолясаха в черни дупки - много от тях имаха прекалено голяма самогравитация, за да позволят експлозия на свръхнова, за да взриви всякакъв материал от звездата.
И тук започва историята за реионизация. Прохладните, стабилни водородни атоми на ранната междузвездна среда не остават хладни и стабилни много дълго. В по-малка вселена, пълна с плътно опаковани масивни звезди, тези атоми бързо се нагряват, което кара електроните им да се дисоциират и техните ядра отново да станат свободни йони. Това създаде плазма с ниска плътност - все още много гореща, но прекалено дифузна, за да бъде вече непрозрачна, за да светне.
Вероятно е тази стъпка на реионизация да ограничи размера, до който могат да растат нови звезди - както и да ограничи възможностите за израстване на нови галактики - тъй като горещите, възбудени йони са по-малко склонни да се агрегират и акретират от хладни, стабилни атоми. Реионизацията може да е допринесла за сегашното „тромаво” разпределение на материята - което е организирано в обикновено големи, дискретни галактики, а не за равномерно разпространение на звезди навсякъде.
И се предполага, че ранните черни дупки - всъщност черни дупки във високомащабни рентгенови двоични файлове - може да са допринесли значително за реионизацията на ранната Вселена. Компютърното моделиране предполага, че ранната Вселена, с тенденция към много масивни звезди, е много по-вероятно да има черни дупки като звездни останки, а не неутронни звезди или бели джуджета. Освен това тези черни дупки по-често биват в двоични файлове, отколкото в изолация (тъй като масивните звезди по-често образуват множество системи, отколкото малките звезди).
Така че с масивен двоичен файл, където единият компонент е черна дупка - черната дупка бързо ще започне да натрупва голям аккреционен диск, съставен от материя, изтеглена от другата звезда. Тогава този аккреционен диск ще започне да излъчва фотони с висока енергия, особено при нивата на рентгенова енергия.
Докато броят на йонизиращите фотони, излъчвани от акрементираща черна дупка, вероятно е подобен на този на ярката й светеща потомствена звезда, би се очаква да излъчи много по-голям дял от високоенергийни рентгенови фотони - с всеки от тези фотони потенциално се нагрява и йонизиращ множество атоми по пътя си, докато фотонът на светеща звезда може да реионизира само един или два атома.
Значи там. Черни дупки ... има ли нещо, което не могат да направят?
Допълнителна информация: Mirabel et al Звездни черни дупки в зората на Вселената.
