Super-massiivisia mustia reikiä (SMBH) on vaikea selittää. Nämä hienot erikoisuudet ajatellaan olevan jokaisen suuren galaksin keskipisteessä (Linnunradallamme on yksi), mutta niiden läsnäolo siellä uhmaa toisinaan helppoa selitystä. Sikäli kuin tiedämme, mustia reikiä muodostuu, kun jättilähettäjät romahtavat. Mutta tämä selitys ei sovi kaikkiin todisteisiin.
Tähtien romahtamisen teoria tekee hyvää työtä selittämällä useimmat mustat aukot. Tässä teoriassa tähti, joka on vähintään viisi kertaa massiivisempi kuin aurinko, alkaa polttoaineen loppua lähellä elinkaarensa loppua. Koska tähden ydinfuusion ulkoinen paine tukee sitä oman massan sisäistä painovoimaa vastaan, on jotain annettava, kun polttoaine loppuu.
Tähti läpikäy hypernovan räjähdyksen, sitten romahtaa itsestään. Mitä jäljellä on, on musta aukko. Astrofysiikien mielestä SMBH: t alkavat tällä tavalla ja kasvavat valtavaksi kokoonsa syöttämällä olennaisesti muuta asiaa. Ne turpoavat kooltaan ja istuvat painovoimansa keskuksessa kuin hämähäkki, joka lihottaa rainansa keskelle.
Selityksen ongelmana on, että tapahtuu kauan.
Siellä maailmankaikkeudessa tutkijat ovat havainneet SMBH: t, jotka ovat muinaisia. Tämän vuoden maaliskuussa ryhmä tähtitieteilijöitä ilmoitti löytäneensä 83 SMBH: ta, jotka ovat niin vanhoja, että ne uhmasivat ymmärrystämme. Vuonna 2017 tähtitieteilijät löysivät 800 miljoonan aurinkomassan mustan aukon, joka oli täysin muodostunut vasta 690 miljoonan vuoden kuluttua Isosta räjähdyksestä. Ne syntyivät maailmankaikkeuden aikaisempina päivinä, ennen kuin oli aika kasvaa heidän supermassiivisiksi muodoiksi.
Monet näistä SMBH: sta ovat miljardeja kertoja massiivisempia kuin aurinko. He ovat niin suurissa punaisissa muutoksissa, että heidän on täytynyt muodostaa ensimmäisen 800 miljoonan vuoden aikana Ison räjähdyksen jälkeen. Mutta se ei ole tarpeeksi aikaa, jotta tähtien romahtamismalli selittää ne. Astrofyysikkojen edessä on kysymys, kuinka nämä mustat aukot nousivat niin suuriksi niin lyhyessä ajassa?
Pari tutkijaa länsimaisessa yliopistossa Ontariossa, Kanadassa, uskovat heidän keksineen sen. Heillä on uusi "suora romahtaminen" -teoria, joka selittää nämä uskomattoman muinaiset SMBH: t.
Heidän kirjoituksensa on nimeltään “Supermassiivisten mustien reikien massatoiminto suoran romahtamisen skenaariossa”, ja se julkaistaan The Astrophysical Journal Letters -lehdessä. Kirjailijat ovat Shantanu Basu ja Arpan Das. Basu on tunnustettu asiantuntija tähtien muodostumisen ja protoplanetaarisen levyn evoluution varhaisvaiheissa. Hän on myös tähtitieteen professori Länsi-yliopistossa. Das on myös Westernin fysiikan ja tähtitieteen laitokselta.
Heidän suoran romahtamisen teorian mukaan antiikin super-massiiviset mustat aukot muodostuivat erittäin nopeasti hyvin lyhyinä ajanjaksoina. Sitten yhtäkkiä he lakkasivat kasvamasta. He kehittivät uuden matemaattisen mallin selittämään nämä nopeasti muodostuvat, muinaiset mustat aukot. He sanovat, että Eddingtonin rajalla, joka on tasapaino tähden ulkoisen säteilevän voiman ja sisäänpäin suuntautuvan gravitaatiovoiman välillä, on rooli.
Näissä suoraan romahtavissa mustissa reikissä Eddingtonin raja säätelee massan kasvua, ja tutkijoiden mukaan nämä muinaiset mustat aukot voivat jopa ylittää tämän rajan pienellä määrällä, mitä he kutsuvat super-Eddingtonin lisäykseksi. Sitten, muiden tähtiä tuottavien säteilyjen ja mustien reikien takia, niiden tuotanto pysähtyi.
"Supermassiivisilla mustilla reikillä oli vain vähän aikaa, jolloin ne pystyivät kasvamaan nopeasti ja sitten jossain vaiheessa kaikkien mustien reikien ja tähtiä aiheuttaman säteilyn takia niiden tuotanto pysähtyi", Basu selittää. lehdistötiedote. "Se on suora romahtaminen."
"Tämä on epäsuora havainnollinen näyttö siitä, että mustat aukot ovat peräisin suorista romahduksista eikä tähtien jäännöksistä", Basu sanoi.
Tämä uusi teoria tarjoaa tehokkaan selityksen astronomian hankalista kysymyksistä jo jonkin aikaa. Basu uskoo, että näitä uusia tuloksia voidaan käyttää tulevissa havainnoissa päätelläkseen erittäin massiivisten mustien reikien muodostumishistoriasta, joita esiintyy hyvin varhaisina aikoina universumissamme.
Lähteet:
- Lehdistötiedote: Tutkijat loistavat valoa mustien aukkojen alkuperästä
- Tutkimuspaperi: Supermassiivisten mustien reikien massatoiminto suoran romauksen skenaariossa
- Space Magazine: Liian iso, liian pian. Hirviö musta reikä, joka nähtiin pian ison iskun jälkeen
- Princetonin yliopisto: Tähtitieteilijät löytävät 83 supermassiivista mustaa reikää varhaisessa maailmankaikkeudessa
- Wikipedia: Eddingtonin valoisuus (raja)
