Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σχηματίζονται απευθείας από τεράστια ρεύματα ψυχρού αερίου

Στην άκρη του γνωστού χώρου βρίσκονται τα κβάζαρ. Είναι ισχυροί κοσμικοί κινητήρες ικανοί να δημιουργούν έντονες δέσμες φωτός σε δισεκατομμύρια έτη φωτός. Τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SMBH). Οι περισσότεροι γαλαξίες έχουν SMBH, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, αλλά για να είναι τόσο ισχυρά τα κβάζαρ, ο SMBH πρέπει να γίνει πολύ μεγάλος πολύ, πολύ γρήγορα. Ακόμα μαθαίνουμε πώς σχηματίστηκαν. Πάντα πιστεύαμε ότι ο σχηματισμός τους περιλάμβανε ένα ειδικό σύνολο συνθηκών, αλλά μια νέα μελέτη δείχνει ότι τα πρώιμα κβάζαρ θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί μόνο από κρύο σκοτεινό αέριο.

Το μεγαλύτερο μυστήριο για τα κβάζαρ είναι η νεότητα και η δύναμή τους. Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν κβάζαρ τόσο μακρινά που πρέπει να ήταν ενεργά λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η ακραία δύναμή τους έδειχνε ότι πρέπει να έχουν μέγεθος δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Πώς θα μπορούσαν να σχηματιστούν τόσο ογκώδη αντικείμενα τόσο γρήγορα στο πρώιμο σύμπαν;

Η πιο δημοφιλής θεωρία ήταν ότι σχηματίστηκε από απομεινάρια υπερμεγάλων αστεριών. Το πρώιμο σύμπαν ήταν πολύ πιο πυκνό από ό,τι είναι σήμερα, και κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες, οι μάζες μερικών από τα πρώτα αστέρια ήταν πάνω από 100.000 ήλιοι. Αυτά τα αστέρια έζησαν μια σύντομη ζωή πριν καταρρεύσουν σε μια μέτριας μάζας μαύρη τρύπα. Αυτές οι μαύρες τρύπες έγιναν τότε οι σπόροι των πρώιμων κβάζαρ. Το πρόβλημα με αυτή την ιδέα ήταν ότι τα υπερμεγέθη αστέρια ήταν σπάνια. Ίσως είναι σπάνιο να εξηγήσουμε όλα τα μακρινά κβάζαρ που βλέπουμε σήμερα.

Προσομοίωση υπολογιστή που δείχνει το σχηματισμό ενός κβάζαρ. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ

Αυτή η νέα μελέτη εξέτασε προσομοιώσεις σε υπολογιστή υδρογόνου και αερίου ηλίου στην αυγή του σύμπαντος, ιδιαίτερα ταραχώδεις περιοχές που σχηματίστηκαν από τον πολύπλοκο βαρυτικό χορό και την κοσμική διαστολή. Στο πρώιμο σύμπαν, η βαρύτητα και η διαστολή δημιούργησαν τους σπόρους των γαλαξιών σχηματίζοντας ομάδες αερίων που συνδέονται με νήματα. Το αέριο έρεε κατά μήκος των νημάτων καθώς οι συστάδες μεγάλωναν. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η διακοπή αυτών των ροών καθυστερεί τον σχηματισμό των άστρων, έως ότου τα νέφη αερίου γίνουν αρκετά πυκνά ώστε να καταρρεύσουν υπό το βάρος τους, δημιουργώντας μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Μέσω αυτής της διαδικασίας, μια μαύρη τρύπα 1 δισεκατομμυρίου ηλιακών μαζών θα μπορούσε να σχηματιστεί σε μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Επιπλέον, αυτή η διαδικασία ήταν αρκετά συνηθισμένη και δεν απαιτούσε τις ειδικές συνθήκες άλλων μοντέλων SMBH.

Φαίνεται λοιπόν ότι η ίδια διαδικασία που δημιούργησε τα σμήνη γαλαξιών που βλέπουμε σήμερα σχημάτισε επίσης τους σπόρους των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και τα πρώτα ισχυρά κβάζαρ. Αυτό εξηγεί γιατί τα πρώιμα κβάζαρ είναι τόσο κοινά και γιατί οι περισσότεροι γαλαξίες περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.

Αναφορά: Μ. Οι Cute et al. “Οι τυρβώδεις ψυχρές ροές προκάλεσαν τα πρώτα κβάζαρ. ” ιδιοσυγκρασία φύση 607 (2022): 48–51.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *