To je ena izmed ugank kozmologije in zvezdne evolucije: kako so se supermasivne črne luknje tako postale… no, supermasivno…v zgodnjem vesolju, ko na videz še ni minilo dovolj časa, da bi nabrali svojo maso samo z enakomernimi postopki akumulacije? Kar nekaj časa je treba pojesti milijardo sončnih mas, tudi z zdravim apetitom in veliko znotraj gravitacijskega dosega. Pa vendar so tu: črne luknje pošasti so običajne v nekaterih najbolj oddaljenih galaksijah, ki se ponašajo s svojo hitro rastjo, tudi ko je vesolje ravno praznovalo en milijardni rojstni dan.
Zdaj nedavne ugotovitve raziskovalcev iz Caltech kažejo, da so ti starodavni SMB nastali s smrtjo nekaterih vrst prvobitnih velikanskih zvezd, eksotičnih zvezdnih dinozavrov, ki so postajali veliki in umrli mladi. Med njihovim nasilnim propadom ne samo eden, ampak dva nastanejo črne luknje, pri čemer vsaka nabere svojo maso, preden se na koncu združi v eno samo supermasivno pošast.
Oglejte si simulacijo in izveste več o tem, kako se to zgodi spodaj:
Iz novice o Caltechu Jessice Stoller-Conrad:
Za raziskovanje porekla mladih supermasivnih črnih lukenj sta se Christian Reisswig, podoktorski znanstveni sodelavec astrofizike pri Caltechu iz Nasine Einstein in Christian Ott, docent za teoretično astrofiziko, obrnila na model, ki vključuje supermasivne zvezde. Te velikanske, precej eksotične zvezde domnevajo, da so v zgodnjem vesolju obstajale le kratek čas.
Preberite več: Kako črne luknje postanejo super masivne?
Za razliko od navadnih zvezd se supermasivne zvezde stabilizirajo proti gravitaciji večinoma s svojim lastnim fotonskim sevanjem. Pri zelo masivni zvezdi fotonsko sevanje - zunanji tok fotonov, ki nastaja zaradi zvezde zelo visokih notranjih temperatur - potisne plin iz zvezde navzven v nasprotju z gravitacijsko silo, ki vleče plin nazaj.
Med svojim življenjem se supermasivna zvezda počasi ohlaja zaradi izgube energije zaradi emisije fotonskega sevanja. Ko se zvezda hladi, postaja bolj kompaktna, njena centralna gostota pa se počasi povečuje. Ta postopek traja nekaj milijonov let, dokler zvezda ni dosegla zadostne kompaktnosti za gravitacijsko nestabilnost in da se je začela gravitacijsko propadati zvezda.
Prejšnje študije so napovedovale, da ko se supermasivne zvezde zrušijo, ohranijo sferično obliko, ki se lahko zaradi hitrega vrtenja splošči. Ta oblika se imenuje osemimetrična konfiguracija. Vključujoč dejstvo, da so zvezde, ki se zelo hitro vrtijo, nagnjene k drobnim vznemirjenjem, sta Reisswig in njegovi sodelavci predvideli, da bi lahko ta vznemirjenja povzročila odstopanje zvezdne-aksisimetrične oblike med propadom. Takšna sprva drobna vznemirjenja bi hitro rasla in na koncu povzročila, da bi se plin v zvezdi, ki se strinja, strnil in oblikoval drobce visoke gostote.
"Rast črnih lukenj do supermasivne lestvice v mladem vesolju se zdi mogoča le, če je bila" semenska "masa propadajočega predmeta že dovolj velika."
- Christian Reisswig, NASA Einstein podoktorski sodelavec pri Caltechu
Ti drobci bi krožili v središče zvezde in postajali vse bolj gosti, ko so med razpadom nabirali materijo; dvignili bi tudi temperaturo. In potem, pravi Reisswig, "začne zanimiv učinek." Pri dovolj visokih temperaturah bi bilo na razpolago dovolj energije, da bi se elektroni in njihovi delci ali pozitroni ujemali s tistimi, ki so znani kot elektronsko-pozitronski pari. Ustvarjanje elektronsko-pozitronskih parov bi povzročilo izgubo tlaka in še pospešilo kolaps; posledično bi dva orbita fragmenta na koncu postala tako gosta, da bi se lahko ob vsaki gruči oblikovala črna luknja. Par črnih lukenj bi se nato lahko spiral okoli drugega, preden se združi v eno veliko črno luknjo.
"To je nova ugotovitev," pravi Reisswig. "Nihče še ni napovedal, da bi lahko ena zvezda, ki se ruši, ustvarila par črnih lukenj, ki bi se nato spojile."
Te ugotovitve so bile objavljene v Pisma o fizičnem pregledu teden 11. oktobra. Vir: Časopis Caltech novice Jessice Stoller-Conrad.
