Super masivne črne luknje (SMBH) je težko razložiti. Verjame se, da so te gangantujske posebnosti v središču vsake velike galaksije (naša Mlečna pot ima eno), vendar njihova prisotnost včasih kljubuje lažji razlagi. Kolikor vemo, se črne luknje tvorijo, ko se velikanske zvezde strnejo. Toda ta razlaga ne ustreza vsem dokazom.
Teorija zvezdnega kolapsa dobro razloži večino črnih lukenj. V tej teoriji je zvezdnikom, ki je vsaj petkrat bolj masivno od našega Sonca, začelo zmanjkovati goriva pred koncem svojega življenja. Ker je zunanji pritisk jedrske zvezde zvezda tisto, kar ga podpira proti notranji gravitaciji iz lastne mase, je nekaj, kar mora dati, ko zmanjka goriva.
Zvezda je doživela eksplozijo hipernove, nato pa se zruši vase. Leva je črna luknja. Astrofiziki menijo, da se SMBH začnejo tako in prerastejo v svoje ogromne velikosti tako, da se v bistvu 'prehranjujejo' z drugo zadevo. Nabreknejo po velikosti in sedijo v središču svoje težnosti, podobno kot pajek, ki se toči sredi njegovega spleta.
Težava pri tej razlagi je, da traja dolgo časa.
Tam zunaj v vesolju so znanstveniki opazili starodavne SMBH. Marca letos je skupina astronomov napovedala odkritje 83 SMBH, ki so tako starodavne, da so kljubovale našemu razumevanju. Leta 2017 so astronomi odkrili 800 milijonov črne luknje sončne mase, ki je bila v celoti oblikovana le 690 milijonov let po velikem udaru. Nastali so že v prejšnjih dneh vesolja, preden je bil čas, da prerastejo svoje super množične oblike.
Mnoge od teh SMBH so milijarde krat večje kot Sonce. So na tako velikih rdečih premikih, da so se morali oblikovati v prvih 800 milijonih let po velikem udaru. Ampak to ni dovolj časa, da jih model zvezdnega kolapsa razloži. Vprašanje astrofizikov je, kako so te črne luknje v tako malo časa postale tako velike?
Par raziskovalcev z zahodne univerze v Ontariu v Kanadi meni, da so to ugotovili. Imajo novo teorijo, imenovano "neposredni kolaps", ki pojasnjuje te neverjetno stare SMBH.
Njihov prispevek je naslovljen »Masovna funkcija supermasivne črne luknje v scenariju neposrednega kolapsa« in je objavljen v The Astrophysical Journal Letters. Avtorja sta Shantanu Basu in Arpan Das. Basu je priznan strokovnjak za zgodnje faze nastajanja zvezd in razvoja protoplanetarnih diskov. Je tudi profesor astronomije na zahodni univerzi. Das je tudi iz zahodnega oddelka za fiziko in astronomijo.
Njihova teorija neposrednega sesutja pravi, da so se starodavne super-masivne črne luknje izredno hitro oblikovale v zelo kratkih časovnih obdobjih. Nato so nenadoma nehali rasti. Razvili so nov matematični model, s katerim so razložili te hitro nastajajoče se starodavne črne luknje. Pravijo, da ima Eddingtonova meja, ki je ravnovesje med zvezdno zunanjo sevalno silo in notranjo gravitacijsko silo.
V teh črnih luknjah z neposrednim zruševanjem Eddington meja uravnava množično rast in raziskovalci trdijo, da lahko te starodavne črne luknje celo presežejo to mejo za majhen znesek, v imenu, ki ga imenujejo super-Eddington. Nato se je zaradi sevanja, ki ga proizvajajo druge zvezde in črne luknje, njihova proizvodnja ustavila.
"Supermasivne črne luknje so imele le kratek čas, ko so lahko hitro rasle, nato pa so v nekem trenutku zaradi sevanja v vesolju, ki so ga ustvarile druge črne luknje in zvezde, njihova proizvodnja ustavila," pojasnjuje Basu v sporočilo za javnost. "To je scenarij neposrednega zloma."
"To so posredni opazovalni dokazi, da črne luknje izvirajo iz neposrednih propadov in ne iz zvezdnih ostankov," je dejal Basu.
Ta nova teorija ponuja učinkovito razlago tega, kar je že nekaj časa trno vprašanje v astronomiji. Basu verjame, da je mogoče te nove rezultate uporabiti pri prihodnjih opazovanjih, da bi sklepali o zgodovini tvorbe izjemno masivnih črnih lukenj, ki obstajajo v našem vesolju zelo zgodaj.
Viri:
- Sporočilo za javnost: Raziskovalci osvetljujejo izvor črne luknje
- Raziskovalni članek: Množična funkcija supermasivne črne luknje v scenariju neposrednega kolapsa
- Vesoljska revija: Preveč, preveč kmalu. Monster Black Hole, viden kmalu po velikem udaru
- Univerza Princeton: Astronomi v zgodnjem vesolju odkrijejo 83 supermasivnih črnih lukenj
- Wikipedia: Svetilnost Eddingtona (meja)
