Astronomija brez teleskopa - Črne luknje: zgodnja leta

Pin
Send
Share
Send

Čedalje večje je mnenje, da so bile črne luknje v zgodnjem vesolju morda seme, okoli katerih je najprej rasla večina današnjih velikih galaksij (zdaj s supermasivnimi črnimi luknjami). Če stopimo korak nazaj, bi bilo mogoče tudi, da so bile črne luknje ključne za ponovno oživitev zgodnjega medzvezdnega medija - kar je nato vplivalo na obsežno strukturo današnjega vesolja.

Za zajem tistih zgodnjih let ... Najprej je bil Veliki prasak - in približno tri minute je bilo vse zelo kompaktno in zato zelo vroče - toda po treh minutah so se oblikovali prvi protoni in elektroni, naslednjih 17 minut pa je delež teh protonov sodeloval, da so se oblikovali helijevih jeder - dokler se 20 minut po velikem udaru razširi vesolje ni preveč ohladilo, da bi ohranilo nukleosintezo. Od tam so protoni in helijeva jedra ter elektroni v naslednjih 380.000 letih ravno skovali naokoli kot zelo vroča plazma.

Tudi fotonov je bilo malo, vendar je bilo malo možnosti, da ti fotoni naredijo kaj drugega, razen da so bili tvorjeni in jih nato sosednji delci takoj ponovno absorbirajo v vroči plazmi. Toda pri 380.000 letih se je razširjajoče vesolje dovolj ohladilo, da so se protoni in helijeva jedra združili z elektroni, da so tvorili prve atome - in fotoni so nenadoma ostali prazen, v katerem bi lahko streljali kot prvi svetlobni žarki - kar danes še vedno lahko zazna kot kozmično ozadje mikrovalov.

Sledile so tako imenovane temne dobe, ko so približno pol milijarde let po velikem udaru začele nastajati prve zvezde. Verjetno so bile te zvezde velike, kot res velike, saj so bili hladni, stabilni vodikovi (in helijevi) atomi, ki so bili na voljo, zlahka združeni in nastali. Nekatere od teh zgodnjih zvezd so bile morda tako velike, da so se hitro raznesle na koščke kot supernove. Drugi so bili le zelo veliki in so se zrušili v črne luknje - mnogi od njih so imeli preveč samorevitacije, da bi dovolili eksplozijo supernove, da bi izstrelil kakršen koli material iz zvezde.

Tu se začne zgodba o reionizaciji. Hladni in stabilni atomi vodika zgodnjega medzvezdnega medija niso dolgo ostali hladni in stabilni. V manjšem vesolju, polnem gosto zakritih masivnih zvezd, so se ti atomi hitro segrevali, zaradi česar so se njihovi elektroni disocialirali, njihova jedra pa spet postala prosta iona. To je ustvarilo plazmo z nizko gostoto - še vedno je zelo vroča, vendar preveč razpršena, da bi bila več neprozorna, da bi se lahko svetloba.

Verjetno je ta korak ponovne ponovne vključitve omejil velikost, do katere bi lahko nastajale nove zvezde - pa tudi omejevanje možnosti rasti novih galaksij - ker se vroči, vznemirjeni ioni verjetno manj strdijo in akumulirajo kot hladni, stabilni atomi. Reionizacija je morda prispevala k trenutni 'nerodni' distribuciji snovi - ki je organizirana v splošno velike diskretne galaksije in ne enakomerno širjenje zvezd povsod.

In domneva se, da so zgodnje črne luknje - pravzaprav črne luknje v velikih masnih rentgenskih binarnih datotekah - lahko pomembno prispevale k ponovni vključitvi zgodnjega vesolja. Računalniško modeliranje kaže, da bi zgodnje vesolje, ki ima nagnjenost k zelo masivnim zvezdam, veliko bolj verjetno, da bi imelo črne luknje kot zvezdne ostanke, namesto nevtronskih zvezd ali belih palčkov. Tudi te črne luknje bi bile pogosteje v dvojih kot v izolaciji (ker masivne zvezde pogosteje tvorijo več sistemov kot majhne zvezde).

Torej z masivnim binarnim zapisom, kjer je ena komponenta črna luknja - črna luknja bo hitro začela kopičiti velik akrekracijski disk, sestavljen iz snovi, ki je sestavljena iz druge zvezde. Potem bo ta akrecijski disk začel sevati visokoenergetske fotone, zlasti na rentgenski energijski ravni.

Medtem ko je število ionizirajočih fotonov, ki jih oddaja črna luknja, verjetno podobno številu njene svetleče zvezde potomcev, bi bilo pričakovati veliko večji delež visokoenergetskih rentgenskih fotonov - pri čemer se vsak od teh fotonov lahko segreje in ionizira več atomov na svoji poti, medtem ko fotoni svetlobne zvezde lahko reionizirajo le en ali dva atoma.

Torej, greš. Črne luknje… je kaj, česar ne zmorejo?

Nadaljnje branje: Mirabel in drugi Zvezdne črne luknje ob zori vesolja.

Pin
Send
Share
Send