Kako so nastale prve supermasivne črne luknje vesolja? Nov model evolucije galaksij in črnih lukenj kaže na trke kažejo, da so trkale galaksije verjetno rodile črne luknje, ki so nastale pred približno 13 milijardami let. Odkritje zapolni manjkajoče poglavje zgodnje zgodovine našega vesolja in bi lahko pomagalo napisati naslednje poglavje - v katerem znanstveniki bolje razumejo, kako sta gravitacija in temna snov oblikovala vesolje, kot ga poznamo.
Po nedavnem odkritju, da so se galaksije oblikovale veliko prej v zgodovini vesolja, kot se je prej mislilo, so Stelios Kazantzidis z univerze Ohio State in njegova ekipa ustvarili nove računalniške simulacije, ki kažejo, da so se prve resnično velike množične črne luknje verjetno rodile, ko so se zgodile trke teh zgodnjih galaksij in združili skupaj. To se je verjetno zgodilo v prvih nekaj milijardah let po velikem udaru.
"Naši rezultati dodajo nov mejnik pomembnemu spoznanju, kako se strukture oblikujejo v vesolju," je dejal Kazantzidis.
Pred tem so astronomi mislili, da se galaksije razvijajo hierarhično, kjer je gravitacija najprej narisala majhne koščke snovi, ti majhni koščki pa so se postopoma združili in tvorili večje strukture.
Toda novi modeli to predstavo obračajo na glavo.
"Skupaj s temi drugimi odkritji naš rezultat kaže, da se velike zgodovine - tako galaksije kot ogromne črne luknje - hitro razvijejo v zgodovini vesolja," je dejal. "Neverjetno, to je v nasprotju s hierarhično tvorbo struktur. Paradoks je razrešen, ko spoznamo, da temna snov raste hierarhično, navadna materija pa ne. Normalna snov, ki sestavljajo vidne galaksije in super masivne črne luknje, se bolj učinkovito seseda, in to je bilo res tudi, ko je bilo vesolje zelo mlado, kar je povzročilo antihierarhično tvorbo galaksij in črnih lukenj. "
Torej, to pomeni, da se velike galaksije in super masivne črne luknje hitro sestavijo, manjši koščki, kot je naša galaksija Mlečni pot - in sorazmerno majhna črna luknja v njenem središču - se počasneje oblikujejo. Kazantzidis je še vedno naokoli, ki so nastale prve supermasivne črne luknje.
Nove simulacije, narejene na superračunalnikih, so lahko razrešile 100-krat manjše lastnosti in razkrile podrobnosti v osrčju združenih galaksij v merilu, krajšem od svetlobnega leta.
Zaradi tega so astronomi lahko videli dve stvari: Prvič, plin in prah v središču galaksij sta se kondenzirala in tvorila tesen jedrski disk. Nato je disk postal nestabilen, plin in prah pa sta se spet skrčila, da bi ustvarila še gostejši oblak, ki je na koncu sprožil super masivno črno luknjo.
Posledice za kozmologijo so daljnosežne, je dejal Kazantzidis.
"Na primer, standardno idejo - da so lastnosti galaksije in masa njene osrednje črne luknje povezane, ker obe rasteta vzporedno - bo treba spremeniti. V našem modelu črna luknja raste veliko hitreje kot galaksija. Torej lahko črna luknja sploh ne ureja rasti galaksije. Mogoče bi bilo, da galaksijo uravnava rast črne luknje. "
Ta nov model bi lahko pomagal tudi astronomom, ki iščejo nebo, za neposredne dokaze Einsteinove teorije splošne relativnosti: gravitacijskih valov.
Po splošni relativnosti bi kakršne koli starodavne združitve galaksij ustvarile ogromne gravitacijske valove - valovanja v vesolju-času kontinuum - katerih ostanki bi morali biti vidni še danes.
Novi gravitacijski detektorji valov, kot je Nasina vesoljska antena za laserski interferometer, so bili zasnovani za neposredno odkrivanje teh valov in odpiranje novega okna v astrofizične in fizične pojave, ki jih ni mogoče raziskovati na druge načine.
Znanstveniki bodo morali vedeti, kako nastajajo super masivne črne luknje v zgodnjem vesolju in kako se danes razporejajo po vesolju, da bodo razlagali rezultate teh poskusov. Nove računalniške simulacije bi morale predstavljati namig.
Oglejte si to povezavo za videoposnetke modelov trkov v galaksiji.
Vir: Ohio State University
