Ako vznikli prvé superhmotné čierne diery vo vesmíre? Nový model vývoja galaxií a čiernych dier ukazuje kolízie, ktoré ukazujú, že zrážajúce sa galaxie pravdepodobne spôsobili čierne diery, ktoré sa vytvorili asi pred 13 miliardami rokov. Tento objav zaplní chýbajúcu kapitolu ranej histórie nášho vesmíru a mohol by pomôcť napísať ďalšiu kapitolu - v ktorej vedci lepšie pochopia, ako gravitácia a temná hmota formovali vesmír, ako ho poznáme.
Po nedávnom objave, že sa galaxie formovali oveľa skôr v histórii vesmíru, ako sa pôvodne myslelo, Stelios Kazantzidis zo Štátnej univerzity v Ohiu a jeho tím vytvorili nové počítačové simulácie, ktoré ukazujú, že najpravdepodobnejšie čierne diery sa narodili, keď sa zrazili tieto skoré galaxie. a zlúčili sa spolu. Toto sa pravdepodobne stalo počas prvých niekoľkých miliárd rokov po Veľkom tresku.
"Naše výsledky pridávajú nový míľnik k dôležitej realizácii toho, ako sa formuje štruktúra vo vesmíre," uviedol Kazantzidis.
Predtým si astronómovia mysleli, že galaxie sa vyvíjali hierarchicky, kde gravitácia najprv spojila malé kúsky hmoty a tieto malé kúsky sa postupne spojili, aby vytvorili väčšie štruktúry.
Nové modely však túto myšlienku obracajú na hlavu.
"Spolu s týmito ďalšími objavmi náš výsledok ukazuje, že veľké štruktúry - galaxie a masívne čierne diery - sa rýchlo vytvárajú v dejinách vesmíru," uviedol. „Je úžasné, že je to v rozpore s tvorbou hierarchickej štruktúry. Paradox je vyriešený, keď si človek uvedomí, že temná hmota rastie hierarchicky, ale bežná hmota nie. Normálna hmota, ktorá vytvára viditeľné galaxie a superhmotné čierne diery, sa zrúti efektívnejšie, a to platilo aj vtedy, keď bol vesmír veľmi mladý, čo viedlo k vzniku nehierarchickej tvorby galaxií a čiernych dier. ““
To znamená, že veľké galaxie a superhmotné čierne diery sa rýchlo spájajú a menšie kúsky ako naša vlastná galaxia Mliečna dráha - a pomerne malá čierna diera v jej strede - sa tvoria pomalšie. Galaxie, ktoré formovali tieto prvé superhmotné čierne diery, sú stále okolo, povedal Kazantzidis.
Nové simulácie vykonané na superpočítačoch dokázali rozlíšiť vlastnosti, ktoré boli 100-krát menšie, a odhalili podrobnosti v srdci zlúčených galaxií v mierke kratšej ako svetelný rok.
Z tohto dôvodu mohli astronómovia vidieť dve veci: Najprv sa v strede galaxií skondenzoval plyn a prach, aby vytvorili pevný jadrový disk. Potom sa disk stal nestabilným a plyn a prach sa opäť stiahli, aby vytvorili ešte hustejší oblak, ktorý nakoniec vytvoril superhmotnú čiernu dieru.
Dôsledky pre kozmológiu sú ďalekosiahle, uviedol Kazantzidis.
„Napríklad štandardná myšlienka - že vlastnosti galaxie a hmotnosť jej centrálnej čiernej diery súvisia, pretože tieto dve rastú paralelne - bude musieť byť revidovaná. V našom modeli čierna diera rastie oveľa rýchlejšie ako galaxia. Mohlo by sa tak stať, že čierna diera vôbec nie je regulovaná rastom galaxie. Je možné, že galaxia je regulovaná rastom čiernej diery. “
Tento nový model by tiež mohol pomôcť astronómom, ktorí hľadajú oblohu, aby našli priamy dôkaz Einsteinovej teórie relativity: gravitačné vlny.
Podľa všeobecnej relativity by akékoľvek zlúčenia starovekých galaxií vytvorili masívne gravitačné vlny - vlnky v kontinuu vesmírneho času - ktorých zvyšky by mali byť dnes viditeľné.
Nové detektory gravitačných vĺn, ako napríklad laserová interferometrická vesmírna anténa NASA, boli navrhnuté tak, aby tieto vlny detegovali priamo, a otvorili nové okno do astrofyzikálnych a fyzikálnych javov, ktoré nie je možné študovať iným spôsobom.
Vedci budú musieť vedieť, ako superhmotné čierne diery vznikajúce v ranom vesmíre a ako sú dnes distribuované vo vesmíre, aby mohli interpretovať výsledky týchto experimentov. Nové počítačové simulácie by mali poskytnúť vodítko.
Na tomto odkaze nájdete videá s modelmi zrážok galaxií.
Zdroj: Ohio State University
