Skąd się biorą czarne dziury

Gwiazda żyje dzięki równowadze: energia reakcji w jej jądrze wypycha materię na zewnątrz, a własna grawitacja przyciąga ją do środka. Dopóki jest paliwo, równowaga się utrzymuje. Gdy reakcje ustają, zewnętrzne ciśnienie znika.

To, co pozostanie na końcu, zależy od masy. W przypadku lżejszych gwiazd jest to gęsta, stygnąca kula. W przypadku cięższych - obiekt z materii o niewyobrażalnej gęstości. Tylko w przypadku najbardziej masywnych nic nie zatrzymuje zapadania się.

Granica między drugim a trzecim wariantem jest wąska i znana tylko w przybliżeniu. Dlatego obiekty znajdujące się w jej pobliżu są tak interesujące: pomagają ustalić, w którym dokładnie momencie materia przestaje opierać się własnej grawitacji.

Odrzucona powłoka jest przy tym widoczna jako rozbłysk o jasności porównywalnej z całą galaktyką. To właśnie dzięki takim rozbłyskom najczęściej dowiadujemy się, że gdzieś doszło do zapadnięcia się - pozostały obiekt nie emituje światła.

Różnica jest ogromna i trudno wyjaśnić ją zwykłym gromadzeniem materii. Pochłanianie materii ma ograniczenie: promieniowanie opadającego gazu odpycha kolejną jego porcję, a tempo wzrostu osiąga granicę.

Obserwacje wczesnego Wszechświata jeszcze bardziej zaostrzyły problem. Znajduje się tam olbrzymie obiekty, które istniały już w ciągu pierwszych setek milionów lat. Zdecydowanie nie było dość czasu na stopniowy wzrost od rozmiaru gwiazdy.

Doprowadziło to do powstania kilku hipotez dotyczących zalążków: bezpośredniego zapadania się ogromnych obłoków gazu bez etapu gwiazdy, łączenia się wielu obiektów w gęstych gromadach oraz niezwykle masywnych pierwszych gwiazd. Żadna z nich nie została jeszcze uznana za ostateczną.

Pomagają obserwacje zderzeń. Rozbłyski zarejestrowane przez detektory fal grawitacyjnych ujawniły obiekty o masie pośredniej - dokładnie takie, jakich wcześniej prawie nie znajdowano.

Istnieje też trzecia droga, potwierdzona niedawno: łączenie się. Dwie czarne dziury krążące wokół siebie ostatecznie łączą się w jedną, a zdarzenie to wykrywa się dzięki falom grawitacyjnym, a nie światłu.