El último gran hallazgo de cuásar en ~12,8 mil millones de LJ con una masa estimada de 12 mil millones de M☉ (ver, por ejemplo, http://www.newscientist.com/article/mg22530104.000-ancient-black-hole-had-an-inexplicable- growth-spurt.html ) pone en duda las hipótesis actuales de formación de agujeros negros. Como explica el artículo vinculado, los científicos dudan de que la mayor parte de la materia pueda pasar al agujero en tan poco tiempo debido a la fuerza de empuje hacia afuera de la radiación creada por el material que cae en él.
Mi pregunta es más bien, ¿había suficiente materia en una vecindad tan cercana a un BH para que pudiera crecer hasta este tamaño? A 900 millones de años del Big Bang, tengo la sensación de que apenas hay tiempo suficiente para que la materia necesaria atraviese el volumen alrededor del BH, donde puede ocurrir la acumulación.
Es desafortunado que el periodismo deficiente habitual etiquete el crecimiento del agujero negro como "inexplicable" y luego más adelante en el artículo se refiera a algunas posibles explicaciones.
El problema básico es uno de escala de tiempo de crecimiento. La presión de radiación introduce una retroalimentación negativa, de modo que existe un máximo "teórico" para la acumulación esférica llamado límite de Eddington , que ocurre cuando el cuásar está irradiando en su luminosidad de Eddington. La escala de tiempo de crecimiento más corta se logra si la eficiencia con la que la masa se convierte en luminosidad es baja; pero si es demasiado bajo, no veríamos el cuásar en absoluto. Este es el quid del problema. Puede consultar esta respuesta de Physics SE para obtener más detalles.
La cuestión es que hay formas y medios por los cuales se puede exceder este límite, por ejemplo, acumulación no esférica, por lo que hay muchas ideas sobre cómo se puede lograr esto. Otra posibilidad es que comience con un agujero negro semilla que es bastante grande para empezar, tal vez como resultado de una fusión. O el cuásar podría haber sido menos eficiente en el pasado y es más eficiente ahora, por lo que podemos verlo.
¿Hay suficiente materia? Bueno, sí, las galaxias tienen masas que pueden ser mucho más grandes que la masa de este agujero negro. Son raros, pero por supuesto también lo son > 1 billón de agujeros negros de masa solar, y estos tienden a ser los únicos que podemos ver a distancias de > 10 billones de años luz.
Una forma de evaluar la viabilidad sería simplemente preguntar cuál sería la escala de tiempo de caída libre. si tienes decir en una esfera de radio 10 kpc (solo estoy usando tipos de números típicos para una gran galaxia), entonces la densidad promedio es y tiene un tiempo de caida libre de 200 millones de años. Por supuesto, hay otros problemas, como perder el momento angular, pero parece que esta escala de tiempo es lo suficientemente corta como para que la gravedad haga su trabajo (en ausencia de presión de radiación).
Por supuesto, la respuesta corta a su pregunta es que sí, debe haber suficiente tiempo, porque este es solo el último en una población de tales objetos. Sabemos que los cuásares con agujeros negros supermasivos se formaron dentro de mil millones de años después del Big Bang.