Ada pandangan yang berkembang bahwa lubang hitam di alam semesta awal mungkin merupakan benih di mana sebagian besar galaksi besar saat ini (sekarang dengan lubang hitam supermasif di dalamnya) pertama kali tumbuh. Dan mengambil langkah lebih jauh ke belakang, itu mungkin juga kasus bahwa lubang hitam adalah kunci untuk reionizing medium antarbintang awal - yang kemudian mempengaruhi struktur skala besar alam semesta saat ini.
Untuk meringkas tahun-tahun awal ... Pertama adalah Big Bang - dan selama sekitar tiga menit semuanya sangat kompak dan karenanya sangat panas - tetapi setelah tiga menit proton dan elektron pertama terbentuk dan selama 17 menit berikutnya proporsi proton tersebut berinteraksi membentuk nuklei helium - sampai pada 20 menit setelah Big Bang, alam semesta yang mengembang menjadi terlalu dingin untuk mempertahankan nukleosintesis. Dari sana, proton dan inti helium dan elektron hanya memantul sekitar 380.000 tahun ke depan sebagai plasma yang sangat panas.
Ada juga foton, tetapi ada sedikit kesempatan bagi foton ini untuk melakukan banyak hal kecuali dibentuk dan kemudian segera diserap kembali oleh partikel yang berdekatan dalam plasma panas yang panas itu. Tetapi pada 380.000 tahun, alam semesta yang mengembang cukup dingin untuk proton dan inti helium untuk bergabung dengan elektron untuk membentuk atom pertama - dan tiba-tiba foton dibiarkan dengan ruang kosong untuk menembak sebagai sinar cahaya pertama - yang saat ini kita masih dapat mendeteksi sebagai latar belakang gelombang mikro kosmik.
Yang terjadi selanjutnya adalah apa yang disebut zaman kegelapan hingga sekitar setengah miliar tahun setelah Big Bang, bintang-bintang pertama mulai terbentuk. Kemungkinan bintang-bintang ini besar, seperti sangat besar, karena atom hidrogen (dan helium) yang dingin dan stabil tersedia dengan mudah teragregasi dan bertambah. Beberapa bintang awal ini mungkin begitu besar sehingga mereka dengan cepat menghancurkan diri mereka sebagai supernova ketidakstabilan pasangan. Yang lain hanya sangat besar dan runtuh ke dalam lubang hitam - banyak dari mereka memiliki terlalu banyak gravitasi diri untuk memungkinkan ledakan supernova untuk meniup bahan apa pun dari bintang.
Dan di sinilah kisah reionisasi dimulai. Atom hidrogen dingin dan stabil dari medium antarbintang awal tidak tetap dingin dan stabil untuk waktu yang lama. Di alam semesta yang lebih kecil penuh dengan bintang-bintang masif yang padat, atom-atom ini dengan cepat dipanaskan, menyebabkan elektron mereka terdisosiasi dan nukleusnya menjadi ion bebas lagi. Ini menciptakan plasma dengan kepadatan rendah - masih sangat panas, tetapi terlalu difus untuk menjadi tidak tembus cahaya lagi.
Kemungkinan langkah reionisasi ini kemudian membatasi ukuran di mana bintang-bintang baru dapat tumbuh - serta membatasi peluang untuk galaksi baru untuk tumbuh - karena ion yang tereksitasi dan bersemangat kecil cenderung untuk teragregasi dan menghasilkan daripada atom yang dingin dan stabil. Reionisasi mungkin telah berkontribusi pada distribusi materi 'kasar' saat ini - yang diorganisasikan ke dalam galaksi-galaksi besar yang umumnya terpisah daripada penyebaran bintang yang merata di mana-mana.
Dan telah disarankan bahwa lubang hitam awal - sebenarnya lubang hitam dalam biner sinar-X massa tinggi - mungkin telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap reionisasi alam semesta awal. Pemodelan komputer menunjukkan bahwa alam semesta awal, dengan kecenderungan bintang-bintang yang sangat besar, akan jauh lebih mungkin memiliki lubang hitam sebagai sisa-sisa bintang, daripada bintang neutron atau kurcaci putih. Selain itu, lubang hitam itu lebih sering berada dalam biner daripada di isolasi (karena bintang masif lebih sering membentuk banyak sistem daripada bintang kecil).
Jadi dengan biner besar di mana satu komponen adalah lubang hitam - lubang hitam akan dengan cepat mulai mengakumulasi disk akresi besar yang terdiri dari materi yang diambil dari bintang lainnya. Kemudian piringan akresi itu akan mulai memancarkan foton berenergi tinggi, khususnya pada tingkat energi sinar-X.
Sementara jumlah foton pengion yang dipancarkan oleh lubang hitam yang bertambah mungkin mirip dengan bintang leluhurnya yang terang dan bercahaya, ia diperkirakan akan memancarkan proporsi yang jauh lebih tinggi dari foton sinar-X energi tinggi - dengan masing-masing foton tersebut berpotensi memanaskan dan mengionisasi banyak atom di lintasannya, sedangkan foton bintang bercahaya mungkin hanya mereionisasi satu atau dua atom.
Jadi begitulah. Lubang hitam ... adakah yang bisa mereka lakukan?
Bacaan lebih lanjut: Mirabel et al Stellar membuat lubang hitam di awal alam semesta.
