SUPERMASíVNE ČIERNE DIERY ALEBO ICH GALAXIE? KTORý PRIŠIEL PRVý?

Send

V strede takmer každej galaxie vo vesmíre je supermasívna čierna diera. Ako sa tam dostali? Aký je vzťah medzi týmito čiernymi dierami príšer a galaxiami, ktoré ich obklopujú?

Zakaždým, keď sa astronómovia pozrú ďalej vo vesmíre, objavia nové tajomstvá. Tieto tajomstvá si vyžadujú pochopenie všetkých nových nástrojov a techník. Tieto tajomstvá vedú k ďalším tajomstvám. Hovorím, že je to tajomné korytnačky úplne dole.

Jedným z najzaujímavejších je objav kvasarov, porozumenie tomu, čo sú a odhalenie ešte hlbšieho tajomstva, odkiaľ pochádzajú?

Ako vždy sa dostávam pred seba, tak najprv sa poďme späť a porozprávajte sa o objavení kvázarov.

Už v 50-tych rokoch astronómovia prehľadávali oblohu pomocou rádioteleskopov a našli vzdialený vesmír vo vzdialených vesmíroch. Boli veľmi svetlé a neuveriteľne ďaleko; stovky miliónov alebo dokonca miliárd svetelných rokov. Prvé boli objavené v rádiovom spektre, ale v priebehu času astronómovia našli vo viditeľnom spektre ešte viac planúce plamene.

Astronóm Hong-Yee Chiu razil termín „kvazár“, ktorý znamenal kvázi-hviezdny predmet. Boli ako hviezdy, žiarili z jediného bodového zdroja, ale jasne neboli hviezdami, žiariacimi viac žiarenia ako celá galaxia.

V priebehu desaťročí astronómovia zmäteli povahu kvázarov, keď sa dozvedeli, že v skutočnosti boli čiernymi dierami, aktívne kŕmili a odstreľovali žiarenie a boli viditeľnými miliardami svetelných rokov.

Neboli to však hviezdne masové čierne diery, o ktorých bolo známe, že pochádzajú z smrti obrovských hviezd. Boli to supermasívne čierne diery s miliónmi alebo dokonca miliardami krát hmotnosťou Slnka.

Už v sedemdesiatych rokoch astronómovia zvažovali možnosť, že by tieto supermasívne čierne diery mohli byť v srdci mnohých iných galaxií, dokonca aj Mliečnej dráhy.

V roku 1974 astronómovia objavili zdroj žiarenia v strede žiarenia Mliečnej dráhy. Bol nazvaný Strelec A *, s hviezdičkou, ktorá znamená „vzrušujúce“, teda v perspektíve „vzrušených atómov“.

To by sa zhodovalo s emisiami superhmotnej čiernej diery, ktorá sa aktívne živila materiálom. Naša vlastná galaxia mohla byť kvasarom v minulosti alebo v budúcnosti, ale práve teraz bola čierna diera väčšinou tichá, s výnimkou tohto jemného žiarenia.

Astronómovia si mali byť istí, takže vykonali podrobný prieskum samotného stredu Mliečnej dráhy v infračervenom spektre, ktorý im umožnil vidieť cez plyn a prach, ktorý zakrýva jadro viditeľným svetlom.

Objavili skupinu hviezd obiehajúcich hviezdu Strelca A ako kométy obiehajúce okolo Slnka. Iba čierna diera s miliónkrát väčšou hmotnosťou Slnka mohla poskytnúť druh gravitačnej kotvy, ktorá dokáže bičovať tieto hviezdy na takýchto bizarných dráhach.

Ďalšie prieskumy zistili, že v srdci galaxie Andromeda je čierna diera, v skutočnosti sa zdá, akoby tieto príšery boli v centre takmer každej galaxie vo vesmíre.

Ako sa však vytvorili? Odkiaľ prišli? Vytvorila sa galaxia najskôr a spôsobila, že sa čierna diera vytvorila v strede, alebo sa vytvorila čierna diera a okolo nich sa vybudovala galaxia?

Až donedávna to bolo vlastne stále jedno z veľkých nevyriešených záhad astronómie. To znamená, že astronómovia vykonali množstvo výskumov, pomocou čoraz citlivejších observatórií, vypracovali svoje teórie a teraz zhromažďujú dôkazy, ktoré im pomôžu dostať sa na koniec tohto tajomstva.

Astronómovia vyvinuli dva modely na to, ako sa spojila rozsiahla štruktúra vesmíru: zhora nadol a zdola nahor.

V modeli zhora nadol sa naraz vytvoril celý galaktický superklaster z obrovského mraku prvotného vodíka, ktorý zostal z Veľkého tresku. Hviezdy superklastra.

Keď sa oblak spojil, roztočil sa a vykopol menšie špirály a trpasličí galaxie. Tieto sa mohli neskôr skombinovať a vytvoriť tak zložitejšiu štruktúru, akú dnes vidíme. Supermasívne čierne diery by sa vytvorili ako husté jadrá týchto galaxií, keď sa spájali.

Ak to chcete zabaliť, pomyslite na hviezdnu škôlku, ktorá utvorila naše Slnko a veľa ďalších hviezd. Predstavte si jediný oblak plynu a prachu, ktorý v ňom vytvára viacero hviezdnych systémov. V priebehu času hviezdy dozrievali a odnášali sa od seba.

To je zhora nadol. Jedna veľká udalosť, ktorá vedie k štruktúre, ktorú dnes vidíme.

V modeli zdola nahor sa vrecká plynu a prachu zhromaždili spolu do väčších a väčších hmôt, ktoré nakoniec vytvorili trpaslicové galaxie, a dokonca aj zhluky a superklastre, ktoré dnes vidíme. Supermasívne čierne diery v centre galaxií boli pestované zrážkami a fúziami medzi čiernymi dierami po celé veky.

V skutočnosti je to tak, ako si astronómovia myslia, že sa vytvorili planéty v slnečnej sústave. Kusy prachu, ktoré sa navzájom priťahujú do väčších a väčších zŕn, až kým sa milióny rokov nevytvorili objekty veľkosti planéty.

Zdola nahor, malé časti sa spájajú.

Krátko po Veľkom tresku bol celý vesmír neuveriteľne hustý. Ale všade to nebola rovnaká hustota. Drobné kvantové výkyvy hustoty na začiatku sa vyvinuli v priebehu miliárd rokov expanzie do galaktických superklastrov, ktoré dnes vidíme.

Chcem sa zastaviť a na chvíľu to nechať preniknúť do mozgu. V ranom vesmíre boli mikroskopické rozdiely v hustote. A tieto variácie sa stali štruktúrami, ktoré dnes vidíme stovky miliónov svetelných rokov.

Predstavte si dve sily, ktoré sa hrajú pri expanzii vesmíru. Na jednej strane máte vzájomnú gravitáciu častíc, ktoré sa navzájom ťahajú. A na druhej strane máte expanziu vesmíru, ktorá oddeľuje častice jeden od druhého. O veľkosti galaxií, zhlukov a superklastorov rozhodoval bod rovnováhy tých protichodných síl.

Ak sa malé kúsky spoja, dostanete tú formáciu zdola nahor. Keby sa spojili veľké kúsky, dostali by ste sa zhora nadol.

Keď sa astronómovia pozerajú do vesmíru v najväčšej mierke, pozorujú zhluky a superklastre, pokiaľ vidia - čo podporuje model zhora nadol.

Na druhej strane pozorovania ukazujú, že prvé hviezdy sa vytvorili len niekoľko sto miliónov rokov po Veľkom tresku, ktorý podporuje zdola nahor.

Odpoveď znie:

Nie, najmodernejšie pozorovania dávajú výhodu procesom zdola nahor.

Kľúčom je to, že gravitácia sa pohybuje rýchlosťou svetla, čo znamená, že gravitačné interakcie medzi časticami, ktoré sa od seba rozptyľujú, sú potrebné na to, aby ich dobehli, čím sa rýchlosť svetla zvyšuje.

Inými slovami, nedostali by ste materiál superklastra, ktorý by sa spájal, iba materiál hviezdy. Ale tieto prvé hviezdy boli vyrobené z čistého vodíka a hélia a mohli rásť oveľa viac ako hviezdy, ktoré máme dnes. Žili by rýchlo a zahynuli pri výbuchoch supernov, čím by vytvárali omnoho väčšie čierne diery ako dnes.

Prvé protogalaxie sa spojili a zhromaždili tieto prvé čierne diery monštrum a obrovské hviezdy, ktoré ich obklopovali. A potom, v priebehu miliónov a miliárd rokov, sa tieto čierne diery znova a znovu spájali a hromadili milióny a dokonca milióny krát väčšie množstvo Slnka. Takto sme dostali moderné galaxie, ktoré dnes vidíme.

Tento záver bol nedávno podporený. Začiatkom tohto roka astronómovia oznámili objav superhmotných čiernych dier v strede relatívne malých galaxií. V našej Mliečnej dráhe je superhmotná čierna diera 4,1 milióna násobok hmotnosti Slnka, ale predstavuje iba 0,01% z celkovej hmotnosti galaxie.

Astronómovia z University of Utah však našli dve ultra kompaktné galaxie s čiernymi dierami 4,4 milióna a 5,8 milióna krát väčšie ako Slnko. A predsa čierne diery predstavujú 13 a 18 percent hmotnosti ich hostiteľských galaxií.

Myslíme si, že tieto galaxie boli kedysi normálne, ale zrazili sa s inými galaxiami, ktoré boli predtým v histórii vesmíru, boli zbavené ich hviezd a potom boli vypustené, aby sa potulovali vesmírom.

Sú obeťami tých udalostí skorého zlúčenia, dôkazom krviprelievania, ku ktorému došlo v ranom vesmíre, keď došlo k fúziám.

Vždy hovoríme o nevyriešených záhadách vo vesmíre, ale toto je to, čo astronómovia začínajú vymýšľať.

Zdá sa najpravdepodobnejšie, že štruktúra vesmíru, ktorú dnes vidíme, sa formovala zdola nahor. Prvé hviezdy sa spojili do protogalaxií a zomreli ako supernova, aby vytvorili prvé čierne diery. Štruktúra vesmíru, ktorú dnes vidíme, je konečným výsledkom miliárd rokov formácie a ničenia. S časom sa spájajú supermasívne čierne diery.

Akonáhle ďalekohľady, ako je James Webb, začnú fungovať, mali by sme byť schopní vidieť, ako sa tieto kusy spájajú, na samom okraji pozorovateľného vesmíru.