Kuinka Universumin ensimmäiset supermassiiviset mustat aukot muodostuivat? Uusi malli galaksien ja mustien reikien evoluutiosta osoittaa törmäykset osoittavat, että törmäävät galaksit ovat todennäköisesti kuteneet mustia reikiä, jotka muodostuivat noin 13 miljardia vuotta sitten. Löytö täyttää puuttuvan luvun maailmankaikkeuden varhaisesta historiasta ja voisi auttaa kirjoittamaan seuraavan luvun - jossa tutkijat ymmärtävät paremmin, kuinka painovoima ja tumma aine muodostivat maailmankaikkeuden sellaisena kuin me sen tunnemme.
Äskettäisen havainnon jälkeen, jonka mukaan galaksit muodostuivat paljon aikaisemmin maailmankaikkeuden historiassa kuin aiemmin ajateltiin, Stelios Kazantzidis Ohion osavaltion yliopistosta ja hänen tiiminsä loivat uusia tietokonesimulaatioita, jotka osoittavat, että ensimmäiset supermassiiviset mustat aukot syntyivät todennäköisesti varhaisten galaksien törmättyä ja sulautuivat yhteen. Tämä tapahtui todennäköisesti muutaman ensimmäisen miljardin vuoden aikana Ison räjähdyksen jälkeen.
"Tuloksemme lisäävät uuden virstanpylvään tärkeään käsitykseen siitä, miten rakenne muodostuu maailmankaikkeudessa", Kazantzidis sanoi.
Aikaisemmin tähtitieteilijöiden mielestä galaksit kehittyivät hierarkkisesti, jolloin painovoima veti pienet ainebitit ensin toisiinsa ja pienet bitit tulivat vähitellen yhteen muodostaen suurempia rakenteita.
Mutta uudet mallit kääntävät tämän ajatuksen päähänsä.
"Yhdessä näiden muiden löytöjen kanssa tuloksemme osoittaa, että suuret rakenteet - sekä galaksit että massiiviset mustat aukot - rakentuvat nopeasti maailmankaikkeuden historiaan", hän sanoi. ”Hämmästyttävää, tämä on ristiriidassa hierarkkisen rakenteen muodostumisen kanssa. Paradoksi ratkaistaan, kun ymmärretään, että tumma aine kasvaa hierarkkisesti, mutta tavallinen aine ei. Normaali asia, joka muodostaa näkyvät galaksit ja erittäin massiiviset mustat aukot, romahtaa tehokkaammin. Tämä oli totta myös silloin, kun maailmankaikkeus oli hyvin nuori, mikä johti galaksien ja mustien reikien antihierarkkiseen muodostumiseen. "
Joten se tarkoittaa, että suuret galaksit ja supermassiiviset mustat aukot yhdistyvät nopeasti, ja pienemmät bitit kuten oma Linnunradan galaksi - ja suhteellisen pieni musta aukko keskellä - muodostuvat hitaammin. Galaktiat, jotka muodostivat nämä ensimmäiset erittäin massiiviset mustat aukot, ovat edelleen ympärillä, Kazantzidis sanoi.
Supertietokoneilla tehdyt uudet simulaatiot pystyivät ratkaisemaan ominaisuudet, jotka olivat sata kertaa pienemmät, ja paljasti yksityiskohdat sulautuneiden galaksien sydämessä vähemmän kuin valovuonna.
Tämän vuoksi tähtitieteilijät pystyivät näkemään kaksi asiaa: Ensinnäkin galaksien keskustassa oleva kaasu ja pöly tiivistyivät tiukan ydinlevyn muodostamiseksi. Sitten levy muuttui epävakaaksi ja kaasu ja pöly supistuivat jälleen, jolloin muodostui vielä tiheämpi pilvi, joka lopulta kuteutti supermassiivisen mustan aukon.
Kazantzidis sanoi, että vaikutukset kosmologiaan ovat kauaskantoisia.
”Esimerkiksi vakiomuotoa - että galaksin ominaisuudet ja sen keskeisen mustan aukon massa liittyvät toisiinsa, koska ne kasvavat samanaikaisesti - on tarkistettava. Mallissamme musta aukko kasvaa paljon nopeammin kuin galaksi. Joten voi olla, että galaksin kasvu ei säätele lainkaan mustaa reikää. Voi olla, että galaksia säätelee mustan aukon kasvu. "
Tämä uusi malli voisi auttaa myös tähtitieteilijöitä, jotka etsivät taivaalta suoraa näyttöä Einsteinin teoriasta yleisestä suhteellisuudesta: gravitaatioaallot.
Yleisen suhteellisuusteorian mukaan kaikki muinaiset galaksiyhdistymiset olisivat luoneet massiivisia painovoima-aaltoja - väreilyä avaruus-ajan jatkuvuudessa -, joiden jäännösten tulisi olla näkyvissä vielä tänään.
Uudet gravitaatioaaltoilmaisimet, kuten NASA: n laserinterferometriavariantenni, suunniteltiin havaitsemaan nämä aallot suoraan ja avaamaan uusi ikkuna astrofysiikka- ja fysikaalisiin ilmiöihin, joita ei voida tutkia muilla tavoilla.
Tutkijoiden on tultava tulkitsemaan näiden kokeiden tuloksia, kuinka varhaisessa maailmankaikkeudessa muodostuneita supermassiivisia mustia reikiä ja miten ne jakautuvat avaruudessa nykyään. Uusien tietokonesimulointien tulisi olla vihje.
Katso tästä linkistä videoita galaksien törmäysten malleista.
Lähde: Ohion osavaltion yliopisto
