Rất gần với sự khởi đầu, các nhà khoa học nghĩ rằng, có những lỗ đen.
Những lỗ đen này, mà các nhà thiên văn học chưa bao giờ trực tiếp phát hiện, đã không hình thành theo cách thông thường: sự sụp đổ bùng nổ của một ngôi sao lớn, sắp chết vào giếng trọng lực của chính nó. Các nhà nghiên cứu tin rằng vấn đề ở những hố đen này đã không bị nghiền nát thành một điểm kỳ dị bởi những tiếng thở hổn hển cuối cùng của một ngôi sao cũ.
Thật vậy, hồi đó, trong 1 tỷ năm đầu tiên của vũ trụ, không có những ngôi sao cũ. Thay vào đó, có những đám mây vật chất khổng lồ, lấp đầy không gian, gieo mầm những thiên hà sớm nhất. Tuy nhiên, một số vấn đề đó, các nhà nghiên cứu tin rằng, tụ lại với nhau chặt chẽ hơn, tuy nhiên, sụp đổ vào trọng lực của chính nó giống như những ngôi sao cũ sau này đã làm khi vũ trụ già đi. Các nhà nghiên cứu tin rằng những vụ sụp đổ đó đã gieo mầm những hố đen siêu lớn không có kiếp trước như những ngôi sao. Các nhà thiên văn học gọi những điểm kỳ dị này là "lỗ đen sụp đổ trực tiếp" (DCBH).
Tuy nhiên, vấn đề với lý thuyết này là không ai từng tìm thấy nó.
Nhưng điều đó có thể thay đổi. Một bài báo mới của Viện Công nghệ Georgia xuất bản ngày 10 tháng 9 trên tạp chí Nature Astronomypropro Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), mà NASA dự định sẽ phóng vào một thời điểm nào đó trong vài năm tới, nên đủ nhạy để phát hiện một thiên hà chứa một lỗ đen từ thời kỳ cổ đại này của lịch sử vũ trụ. Và nghiên cứu mới đề xuất một bộ chữ ký có thể được sử dụng để xác định thiên hà lưu trữ DCBH.
Và chiếc kính thiên văn siêu nhỏ đó có thể không phải tìm kiếm bầu trời trong một thời gian dài để tìm thấy nó.
Các nhà nghiên cứu viết: "Chúng tôi dự đoán rằng Kính viễn vọng Không gian James Webb sắp tới có thể phát hiện và phân biệt một thiên hà trẻ chứa lỗ đen trực tiếp sụp đổ với tổng thời gian phơi sáng chỉ là 20.000 giây". (Sau đó, họ lưu ý rằng có một số yếu tố "thô" cho ước tính thời gian đó.)
Để đưa ra dự đoán của mình, các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính để mô phỏng sự hình thành của DCBH trong vũ trụ sơ khai. Họ phát hiện ra rằng khi một DCBH hình thành, nó sẽ khiến rất nhiều ngôi sao khổng lồ, tồn tại trong thời gian ngắn, không có kim loại hình thành xung quanh nó. Vì vậy, ánh sáng phát ra từ thiên hà chủ của nó sẽ chứa các chữ ký của các ngôi sao có hàm lượng kim loại thấp.
Họ cũng phát hiện ra rằng một DCBH mới nổi phát ra các bức xạ điện từ đặc biệt, tần số cao mà JWST có thể nhận ra - mặc dù bức xạ đó đã truyền đi rất xa, từ một thiên hà di chuyển rất nhanh theo hướng ngược lại, nó sẽ bị dịch chuyển sang bức xạ hồng ngoại thời gian nó đạt đến hệ mặt trời của chúng ta. (Ánh sáng bị dịch chuyển đỏ hoặc chuyển sang bước sóng dài hơn, khi các vật thể trong vũ trụ di chuyển ra xa nhau hơn.)
Và đó là lý do cơ bản mà các nhà nghiên cứu vẫn chỉ có thể suy đoán (theo thuật ngữ rất tiên tiến) về việc DCBH sẽ trông như thế nào đối với JWST, và chờ đợi JWST thực sự đến vũ trụ: Để nghiên cứu vũ trụ sơ khai, các nhà khoa học đã nhìn rất xa, ở ánh sáng rất cũ đã di chuyển trong một thời gian rất dài. Ánh sáng đó đặc biệt mờ nhạt và không có dụng cụ nhạy cảm như JWST, nhân loại hiện tại không có cách nào để phát hiện ra nó.
Tuy nhiên, khi JWST khởi chạy, nó sẽ có thể phát hiện DCBH theo thứ tự tương đối ngắn, các nhà nghiên cứu viết. Đó là bởi vì có rất nhiều lỗ đen mà các nhà nghiên cứu đã có thể phát hiện từ vũ trụ hơi muộn mà họ nghi ngờ có thể là DCBH. Nhưng những lỗ đen đó ở gần Trái đất hơn, vì vậy những tín hiệu mà loài người hiện có thể phát hiện ra từ chúng được tạo ra sau đó trong vòng đời của chúng, khi bằng chứng về cách chúng hình thành đã bị mất.
Có một số câu hỏi mở về DCBH mà JWST có thể trả lời, các nhà nghiên cứu cho biết trong một tuyên bố - chẳng hạn như liệu DCBH có hình thành và sau đó khiến một thiên hà hình thành xung quanh nó hay không, hay DCBH hình thành sau khi vật chất xung quanh chúng bị vón cục cùng nhau thành sao.
"Đây là một trong những bí ẩn lớn cuối cùng của vũ trụ sơ khai", Kirk Barrow, tác giả đầu tiên của bài báo và tốt nghiệp tiến sĩ gần đây của Trường Vật lý Georgia Tech, cho biết trong tuyên bố. "Chúng tôi hy vọng nghiên cứu này cung cấp một bước tốt để tìm hiểu làm thế nào những lỗ đen siêu lớn này hình thành khi sinh ra một thiên hà."
