Kā izveidojās Visuma pirmie supermasīvie melnie caurumi? Jauns galaktiku un melno caurumu evolūcijas modelis parāda sadursmes, kas liecina, ka sadurstošās galaktikas, iespējams, radīja melnos caurumus, kas izveidojās pirms apmēram 13 miljardiem gadu. Atklājums aizpilda trūkstošo mūsu Visuma agrīnās vēstures nodaļu un varētu palīdzēt uzrakstīt nākamo nodaļu - kurā zinātnieki labāk izprot, kā gravitācija un tumšā matērija veidoja Visumu, kā mēs to zinām.
Pēc nesenajiem atklājumiem, ka galaktikas veidojas daudz agrāk Visuma vēsturē, nekā tika domāts iepriekš, Stelios Kazantzidis no Ohaio štata universitātes un viņa komanda izveidoja jaunas datoru simulācijas, kas parāda, ka pirmie super-masīvie melnie caurumi, iespējams, radās, kad šīs agrīnās galaktikas sadūrās. un apvienojās. Tas, iespējams, notika dažu pirmo miljardu gadu laikā pēc Lielā sprādziena.
"Mūsu rezultāti pievieno jaunu pavērsienu svarīgākajai izpratnei par struktūras veidošanos Visumā," sacīja Kazantzidis.
Iepriekš astronomi domāja, ka galaktikas ir attīstījušās hierarhiski, kur gravitācija vispirms savāc mazus matērijas bitus, un šie mazie biti pamazām saiet kopā, veidojot lielākas struktūras.
Bet jaunie modeļi šo ideju pagriež uz galvas.
"Kopā ar šiem citiem atklājumiem mūsu rezultāts parāda, ka lielās struktūras - gan galaktikas, gan masīvie melnie caurumi - ātri izveidojas Visuma vēsturē," viņš teica. Apbrīnojami, ka tas ir pretrunā ar hierarhiskās struktūras veidošanos. Paradokss tiek atrisināts, tiklīdz saprotam, ka tumšā matērija aug hierarhiski, bet parastā matērija - nē. Parastā viela, kas veido redzamās galaktikas un supermasīvos melnos caurumus, sabrūk daudz efektīvāk, un tas bija taisnība arī tad, kad Visums bija ļoti jauns, kas izraisīja antihierarhisku galaktiku un melno caurumu veidošanos. ”
Tas nozīmē, ka lielās galaktikas un supermasīvie melnie caurumi ātri saiet kopā, un mazāki biti, piemēram, mūsu Piena ceļa galaktika, un salīdzinoši mazais melnais caurums tās centrā veidojas lēnāk. Galaktikas, kas veidoja šos pirmos īpaši masīvos melnos caurumus, joprojām atrodas apkārt, sacīja Kazantzidis.
Jaunās superdatoru simulācijas spēja atrisināt funkcijas, kas bija simts reizes mazākas, un apvienoto galaktiku centrā atklāja detaļas mērogā, kas mazāks par gaismas gadu.
Sakarā ar to astronomi varēja redzēt divas lietas: pirmkārt, gāze un putekļi galaktiku centrā kondensējās, veidojot saspringtu kodolu disku. Tad disks kļuva nestabils, un gāze un putekļi atkal saruka, lai veidotos vēl blīvāks mākonis, kas galu galā radīja supermasīvu melno caurumu.
Ietekme uz kosmoloģiju ir tālejoša, sacīja Kazantzidis.
“Piemēram, būs jāpārskata standarta ideja - ka galaktikas īpašības un tās centrālā melnā cauruma masa ir saistīta, jo abi aug paralēli. Mūsu modelī melnais caurums aug daudz ātrāk nekā galaktika. Tātad varētu būt, ka melno caurumu galaktikas augšana vispār neregulē. Varētu būt, ka galaktiku regulē melnā cauruma augšana. ”
Šis jaunais modelis varētu palīdzēt arī astronomiem, kuri debesīs meklē tiešus pierādījumus par Einšteina vispārējās relativitātes teoriju: gravitācijas viļņus.
Saskaņā ar vispārējo relativitāti jebkura seno galaktiku apvienošanās būtu radījusi masīvus gravitācijas viļņus - viļņus telpas-laika kontinuācijā - kuru paliekām vajadzētu būt redzamām vēl šodien.
Jauni gravitācijas viļņu detektori, piemēram, NASA lāzera interferometra kosmosa antena, tika izstrādāti, lai tieši uztvertu šos viļņus un atvērtu jaunu logu astrofiziskām un fiziskām parādībām, kuras nevar izpētīt citādos veidos.
Lai interpretētu šo eksperimentu rezultātus, zinātniekiem būs jāzina, kā supermasīvie melnie caurumi izveidojās agrīnajā Visumā un kā tie šodien ir izplatīti kosmosā. Jaunajām datorsimulācijām vajadzētu būt norādēm.
Skatiet šo saiti, lai skatītu videoklipus par galaktiku sadursmju modeļiem.
Avots: Ohaio štata universitāte
