Super masívne čierne diery (SMBH) je ťažké vysvetliť. Predpokladá sa, že tieto Gargantuanove singularity sú v centre každej veľkej galaxie (naša Mliečná dráha má jednu), ale ich prítomnosť v nich niekedy odmieta ľahké vysvetlenie. Pokiaľ vieme, čierne diery sa tvoria, keď sa obrovské hviezdy zrútia. Toto vysvetlenie však nezodpovedá všetkým dôkazom.
Teória hviezdneho kolapsu robí dobrú prácu pri vysvetľovaní väčšiny čiernych dier. V tejto teórii začína hviezda, ktorá je najmenej päťkrát hmotnejšia ako naše Slnko, do konca svojho života vyčerpať palivo. Pretože vonkajší tlak jadrovej fúzie hviezdy je to, čo ju podporuje proti vnútornej gravitácii z vlastnej hmoty, musí sa niečo dať, keď dôjde palivo.
Hviezda podlieha výbuchu hypernovy, potom sa zrúti na seba. Zostáva čierna diera. Astrofyzici si myslia, že SMBH začínajú týmto spôsobom a rastú do svojej obrovskej veľkosti tým, že v podstate „kŕmia“ iné veci. Napučiavajú vo veľkosti a sedia v strede svojej gravitácie ako pavúk vykrmujúci uprostred svojej siete.
Problém s týmto vysvetlením je, že to trvá dlho.
Vedci vo vesmíre pozorovali starodávne SMBH. V marci tohto roku skupina astronómov oznámila objav 83 SMBH, ktoré sú také staré, že vzdorovali nášmu porozumeniu. V roku 2017 astronómovia objavili 800 miliónov solárnych hmôt čiernej diery, ktorá sa úplne vytvorila až 690 miliónov rokov po Veľkom tresku. Vznikli v prvých dňoch vesmíru, predtým, než bolo čas vyrastať v ich superhmotné formy.
Mnohé z týchto SMBH sú miliardy krát masívnejšie ako Slnko. Sú na takej vysokej úrovni, že museli vzniknúť počas prvých 800 miliónov rokov po Veľkom tresku. To však nestačí na vysvetlenie modelu hviezdneho kolapsu. Otázka, ktorej čelia astrofyzici, je, ako sa tieto čierne diery stali tak veľkými v tak krátkom čase?
Pár vedcov z Western University v kanadskom Ontáriu si myslí, že na to prišli. Majú novú teóriu nazývanú „priamy kolaps“, ktorá vysvetľuje tieto neuveriteľne starodávne SMBH.
Ich článok je nazvaný „Hromadná funkcia nadmerných čiernych dier v scenári priameho kolapsu“ a je uverejnený v The Astrophysical Journal Letters. Autormi sú Shantanu Basu a Arpan Das. Basu je uznávaný odborník v počiatočných fázach tvorby hviezd a vývoja protoplanetárnych diskov. Je tiež profesorom astronómie na Západnej univerzite. Das je tiež z Katedry fyziky a astronómie spoločnosti Western.
Ich teória priameho kolapsu hovorí, že staré veľmi masívne čierne diery sa vytvorili veľmi rýchlo vo veľmi krátkych časových obdobiach. Potom zrazu prestali rásť. Vyvinuli nový matematický model na vysvetlenie týchto rýchlo sa formujúcich prastarých čiernych dier. Hovorí sa, že Eddingtonov limit, ktorý predstavuje rovnováhu medzi vonkajšou radiačnou silou hviezdy a vnútornou gravitačnou silou, zohráva určitú úlohu.
V týchto čiernych dierach s priamym kolapsom Eddingtonov limit reguluje hromadný rast a vedci tvrdia, že tieto staré čierne diery môžu tento limit dokonca prekročiť o malé množstvo, čo nazývajú super-Eddingtonov prírastok. Potom v dôsledku žiarenia produkovaného inými hviezdami a čiernymi dierami sa ich výroba zastavila.
"Supermasívne čierne diery mali len krátke časové obdobie, keď boli schopné rýchlo rásť a potom v určitom okamihu, kvôli všetkému žiareniu vo vesmíre vytvorenom inými čiernymi dierami a hviezdami, sa ich výroba zastavila," vysvetľuje Basu v tlačová správa. „Toto je scenár priameho kolapsu.“
"Toto je nepriamy pozorovací dôkaz, že čierne diery pochádzajú z priamych kolapsu a nie z hviezdnych zvyškov," povedal Basu.
Táto nová teória poskytuje efektívne vysvetlenie toho, čo bolo v astronómii už nejaký čas problematické. Basu verí, že tieto nové výsledky môžu byť použité s budúcimi pozorovaniami na odvodenie histórie formovania extrémne mohutných čiernych dier, ktoré v našom vesmíre existujú veľmi skoro.
Zdroj:
- Tlačová správa: Vedci sa zameriavajú na pôvod čiernych dier
- Výskumný článok: Hromadná funkcia nadmerných čiernych dier v scenári priameho kolapsu
- Space Magazine: Príliš veľký, príliš skoro. Monster Black Hole videný krátko po Big Bang
- Princetonská univerzita: Astronómovia objavujú 83 superhmotných čiernych dier v ranom vesmíre
- Wikipedia: Eddington Luminosity (Limit)
