प्रारंभिक ब्रह्मांड का चित्रण। चित्र साभार: NASA बड़ा करने के लिए क्लिक करें।
यह सब बहुत पहले शुरू हुआ था जबकि ब्रह्मांड बहुत छोटा था। सबसे पहले बड़े पैमाने पर ब्रीडर सितारों ने अपनी युवावस्था में ही दम तोड़ दिया - कुंवारी पदार्थों की समृद्ध हरी घासों के बीच कताई और गुहिकायन। जैसा कि उनके आवंटित समय में खेला गया था, परमाणु इंजनों ने गर्म हाइड्रोजन और हीलियम गैस की व्यापक धाराओं को उबाला - इंटरस्टेलर मीडिया को समृद्ध किया। इस चरण के दौरान, नवजात गैलेक्टिक कोर के पास छोटे पॉकेट्स में निर्मित सुपरमैसिव स्टार क्लस्टर - प्राइमरी मिनी-हेलो पदार्थ के छोटे क्षेत्रों में प्रत्येक क्लस्टर तैरते हैं।
अपने चक्र को पूरा करते हुए, जल्द से जल्द प्रजनक सितारों का विस्फोट हुआ, जो भारी परमाणुओं को उगलते थे। लेकिन ब्रह्मांड में बहुत अधिक भारी पदार्थ जमा होने से पहले, सबसे पहले बनने वाले ब्लैक होल ने आपसी आत्मसात के माध्यम से तेजी से विकास किया, और सटीक तापमान और संरचना के गैसों को बड़े व्यापक अभिवृद्धि डिस्क में खींचने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण प्रभाव जमा किया। वृद्धि के इस सुपरक्रिटिकल चरण ने सबसे बड़े ब्लैक होल (MBH) को सुपरमैसिव ब्लैक होल (SMBH) की स्थिति में तेजी से परिपक्व किया। इसमें से सबसे शुरुआती क्वासरों ने कई प्रोटोकाॅलियों के फ्यूज किए गए मिनी-हेलो के भीतर निवास किया।
कैसरब्रिज यूके के कॉस्मोलॉजिस्ट मार्टिन जे। रीस और मार्ता वोलोनटेरी द्वारा लिखे गए "रैपिड ग्रोथ ऑफ़ हाई रेडशिफ्ट ब्लैक होल्स" शीर्षक से हाल ही में प्रकाशित (2 जून, 2005 को) प्रारंभिक क्वैसर फॉर्मेशन की यह तस्वीर सामने आई है। यह अध्ययन इस संभावना का इलाज करता है कि तेजी से SMBH गठन की एक संक्षिप्त खिड़की सार्वभौमिक पारदर्शिता के समय के बाद खोली गई, लेकिन इससे पहले कि इंटरस्टेलर मीडिया में गैसों को पूरी तरह से तारकीय विकिरण के माध्यम से पुन: आयनित किया जाता है और सुपरनोवा द्वारा भारी धातुओं के साथ वरीयता प्राप्त होती है। Rees-Volonteri मॉडल स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे (SDSS) डेटासेट से आने वाले तथ्यों को समझाने का प्रयास करता है। बिग बैंग के 1 बिलियन साल बाद तक, कई अति उज्ज्वल क्वैसर पहले ही बन चुके थे। SMBH के साथ प्रत्येक के पास 1 बिलियन सूर्य से अधिक द्रव्यमान है। ये "बीज ब्लैक होल" से उत्पन्न हुए थे - पहले बड़े पैमाने पर गैलेटिक समूहों के बीच सुपरनोवा के पतन के शुरुआती चक्र के बाद गुरुत्वाकर्षण के पीछे छोड़ दिया गया था। एक अरब साल बाद बिग बैंग, यह सब खत्म हो गया था। अंतरिक्ष के इतने छोटे क्षेत्रों में इतनी तेज़ी से इतने बड़े पैमाने पर संघनन कैसे हो सकता है?
वोल्ंटारी और रीस के अनुसार, "इस तरह के बीजों को 1 बिलियन सौर द्रव्यमान तक बढ़ने के लिए गैस की लगभग निरंतर वृद्धि की आवश्यकता होती है ..." इस तरह के उच्च अभिवृद्धि दर के खिलाफ काम करना, तथ्य यह है कि ब्लैक होल में गिरने वाले पदार्थ से विकिरण आमतौर पर तीव्र गति से बंद हो जाता है " भार बढ़ना"। SMBH वृद्धि के अधिकांश मॉडल बताते हैं कि लगभग 30% द्रव्यमान एक मध्यवर्ती (बड़े पैमाने पर - सुपरमासिव नहीं) ब्लैक होल की ओर गिरता है, जिसे विकिरण में परिवर्तित किया जाता है। इसका प्रभाव दो गुना है: पदार्थ जो एमबीएच को खिलाएगा, वह विकिरण से खो जाता है, और बाहरी विकिरण दबाव तेजी से विकास को खिलाने के लिए अतिरिक्त पदार्थ की मार्च को रोकता है।
तेजी से एसबीएस गठन को समझने की कुंजी इस संभावना में निहित है कि एमबीएच के चारों ओर जल्दी अभिवृद्धि डिस्क के रूप में वैकल्पिक रूप से घने नहीं थे क्योंकि वे आज भी हैं - लेकिन "वसा" टेन्यूली वितरित पदार्थ के साथ। ऐसी परिस्थितियों में, विकिरण का एक व्यापक मतलब मुक्त मार्ग होता है और पदार्थ की आवक गति को बाधित किए बिना डिस्क से परे बच सकता है। संपूर्ण SMBH विकास प्रक्रिया को चलाने वाले ईंधन को ब्लैक होल ईवेंट क्षितिज में प्रचुरता से वितरित किया जाता है। इस बीच, प्रारंभिक काल में मौजूद प्रकार का मामला मुख्य रूप से monatomic हाइड्रोजन और हीलियम था - बाद के युग के भारी धातु समृद्ध अभिवृद्धि डिस्क का प्रकार नहीं। यह सब बताता है कि शुरुआती MBH जल्दी में बड़ा हुआ, अंततः SDSS डेटासेट में देखे गए कई पूर्ण परिपक्व क्वासरों के लिए लेखांकन। इस तरह के शुरुआती MBH के पास बड़े पैमाने पर ऊर्जा रूपांतरण अनुपात होना चाहिए जो कि आज के MBH की तुलना में पूरी तरह परिपक्व SMBH के अधिक विशिष्ट है।
Volontari और Rees का कहना है कि पहले के जांचकर्ताओं ने दिखाया है कि पूरी तरह से विकसित "क्वासर्स में लगभग 10% की बड़े पैमाने पर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता है ..." जोड़ी का कहना है कि यह बड़े पैमाने पर ऊर्जा रूपांतरण मूल्य यूनिवर्सल में बाद की अवधि से क्वासरों के अध्ययन से बाहर आता है विस्तार और यह कि "प्रारंभिक ब्रह्मांड में प्रागैतिहासिक क्वासरों की विकिरण क्षमता के बारे में कुछ भी ज्ञात नहीं है।" इस कारण से "हमारे पास कम रेडशिफ्ट यूनिवर्स की तस्वीर पहले के समय में लागू नहीं हो सकती है।" स्पष्ट रूप से प्रारंभिक यूनिवर्स पदार्थ के साथ अधिक घनी थी, यह मामला उच्च तापमान पर था, और धातुओं में गैर-धातुओं का अनुपात अधिक था। इन सभी कारकों का कहना है कि यह लगभग किसी का सबसे अच्छा अनुमान है, जो प्रारंभिक MBHs की बड़े पैमाने पर ऊर्जा रूपांतरण क्षमता के रूप में है। चूँकि अब हमें इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि इतने सारे एसबीएस शुरुआती क्वासर में क्यों मौजूद हैं, इसलिए यह समझ में आता है कि वोलेंटरी और रीस आज की अभिवृद्धि के बारे में जो जानते हैं उसका उपयोग करते हैं, यह समझाने के साधन के रूप में कि वे ऐसे अतीत में कैसे भिन्न हो सकते थे।
और यह सबसे शुरुआती समय है - अंतर-तारकीय मीडिया के भीतर कई सितारों के पुन: आयनीकृत गैसों से विकिरण से पहले - जो कि तेजी से एसबीएस गठन के लिए पके हुए स्थितियों की पेशकश करता है। इस तरह की स्थितियां 100 मिलियन से कम वर्षों तक बनी रह सकती हैं और ब्रह्मांड में तापमान, घनत्व, वितरण और पदार्थ की संरचना में एक अनुकूल संतुलन की आवश्यकता होती है।
पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए (जैसा कि कागज में चित्रित किया गया है), हम इस विचार से शुरू करते हैं कि प्रारंभिक ब्रह्मांड असंख्य मिनी-हॉलो द्वारा आबाद किया गया था जिसमें अत्यधिक विशाल लेकिन अत्यधिक घने स्टार समूहों के साथ अंधेरे और बायोरोनिक मामले शामिल थे। इन समूहों के घनत्व के कारण - और उनमें शामिल सितारों की व्यापकता - सुपरनोवा जल्दी से कई "बीज ब्लैक होल" विकसित करने के लिए विकसित हुई। ये बीज BH बड़े पैमाने पर ब्लैक होल में समा गए। इस बीच गुरुत्वाकर्षण बल और वास्तविक गतियों ने तेजी से विभिन्न मिनी-हलो को एक साथ लाया। इसने MBHs को खिलाने में सक्षम कभी अधिक बड़े पैमाने पर halos बनाया।
प्रारंभिक ब्रह्मांड में, MBH के आस-पास के पदार्थ ने तापमान में लगभग 8,000 डिग्री केल्विन के औसत हाइड्रोजन और हीलियम के विशाल धातु-गरीब spheroids का रूप ले लिया। इस तरह के उच्च तापमान पर, परमाणु आयनित रहते हैं। आयनीकरण के कारण, फोटॉन ट्रैप के रूप में कार्य करने के लिए परमाणुओं से जुड़े कुछ इलेक्ट्रॉन थे। विकिरण दबाव का प्रभाव उस बिंदु तक कम हो गया, जहां मामला ब्लैक होल के घटना क्षितिज में अधिक आसानी से गिर गया। इस बीच मुक्त इलेक्ट्रॉनों खुद को प्रकाश बिखेरते हैं। उस प्रकाश में से कुछ वास्तव में एक्सट्रैशन डिस्क और द्रव्यमान के एक अन्य स्रोत की ओर फिर से विकीर्ण होता है - ऊर्जा के रूप में - सिस्टम को खिलाता है। अंत में भारी धातुओं की कमी - जैसे ऑक्सीजन, कार्बन, और नाइट्रोजन - का अर्थ है कि मोनोटोमिक परमाणु गर्म रहते हैं। चूंकि तापमान 4,000 डिग्री K के नीचे आता है, परमाणु de-ionize और फिर से BH के क्षितिज में गिरने वाले ताजा पदार्थ के प्रवाह को कम करने वाले विकिरण दबाव के अधीन हो जाते हैं। इन सभी विशुद्ध रूप से भौतिक गुणों ने बड़े पैमाने पर ऊर्जा दक्षता अनुपात को नीचे धकेल दिया - एमबीएच को तेजी से वजन पर रखने की अनुमति।
इस बीच मिनी हैलोस के रूप में, बड़े "मोटे" डिस्क में संघनित गर्म बैरोनिक पदार्थ - एसबीएस के आज के आसपास देखे गए पतले छल्ले नहीं हैं। यह इस बारे में आया क्योंकि हेलो मामले ने खुद को तेजी से बढ़ते एमबीएच को पूरी तरह से घेर लिया। पदार्थ के इस गोलाकार वितरण ने विभिन्न कोणों से अभिवृद्धि डिस्क को खिलाने के लिए ताजा, गर्म, कुंवारी पदार्थ का एक निरंतर स्रोत प्रदान किया। मोटे डिस्क का मतलब होता है कम ऑप्टिकल घनत्व पर अधिक मात्रा में पदार्थ। एक बार फिर, यह मामला एमबीएच के लूपिंग मोव से बाहर "सौर-सेल" होने से बचने में कामयाब रहा और जन-ऊर्जा रूपांतरण अनुपात गिर गया।
दोनों कारक - वसा डिस्क और आयनीकृत, कम द्रव्यमान परमाणु - कहते हैं कि एक प्रारंभिक हरी ब्रह्मांड के स्वर्ण युग के दौरान, एमबीएच तेजी से बढ़े थे। बिग बैंग के एक बिलियन वर्षों के भीतर वे अपेक्षाकृत शांत परिपक्वता में कुशलता से बस गए और इस मामले को प्रकाश में परिवर्तित कर दिया और उस प्रकाश को समय और स्थान की विशाल पहुंच के दौरान संभावित रूप से विस्तारित यूनिवर्स में बदल दिया।
जेफ बारबोर द्वारा लिखित
