SUPERMASĪVIE MELNIE CAURUMI VAI TO GALAKTIKAS? KURŠ NĀCA PIRMAIS?

Send

Gandrīz katras Visuma galaktikas centrā ir supermasīvs melnais caurums. Kā viņi tur nokļuva? Kādas ir attiecības starp šiem monstru melnajiem caurumiem un galaktikām, kas tos ieskauj?

Katru reizi, kad astronomi skatās tālāk Visumā, viņi atklāj jaunus noslēpumus. Šo noslēpumu izpratnei nepieciešami visi jaunie rīki un paņēmieni. Šie noslēpumi rada vēl vairāk noslēpumu. Es saku, ka tie ir bruņurupuči līdz galam.

Viens no aizraujošākajiem ir kvazāru atklāšana, izpratne par to, kādi tie ir, un vēl dziļākas noslēpuma atklāšana, no kurienes tie rodas?

Kā vienmēr, es eju sev priekšā, tāpēc vispirms atgriezīsimies un runāsim par kvazaru atklāšanu.

Pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados astronomi skenēja debesis, izmantojot radioteleskopus, un tālu Visumā atrada savādu priekšmetu klasi. Viņi bija ļoti spilgti un neticami tālu; simtiem miljonu vai pat miljardu gaismas gadu attālumā. Pirmie tika atklāti radiofrekvenču spektrā, taču laika gaitā astronomi redzamajā spektrā atrada vēl lielāku dedzību.

Astronoms Hong-Yee Chiu izgudroja terminu “kvazārs”, kas apzīmēja kvazi-zvaigžņu objektu. Tās bija kā zvaigznes, mirdzošas no viena punkta avota, taču tās skaidri nebija zvaigznes, kuras dega ar lielāku starojumu nekā visa galaktika.

Gadu desmitos astronomi neizpratnē bija par kvazāru raksturu, uzzinot, ka tie faktiski ir melnie caurumi, aktīvi baro un izstaro starojumu, kas ir redzams miljardiem gaismas gadu attālumā.

Bet tie nebija zvaigžņu masveida melnie caurumi, kas bija zināmi pēc milzu zvaigžņu nāves. Tie bija supermasīvi melnie caurumi ar miljoniem vai pat miljardiem reižu lielāku Saules masu.

Jau septiņdesmitajos gados astronomi apsvēra iespēju, ka daudzu citu galaktiku, pat Piena ceļa, centrā varētu būt šie supermasīvie melnie caurumi.

1974. gadā astronomi Piena ceļa centrā atklāja radio avotu, kas izstaro starojumu. Tā nosaukums bija Strēlnieks A * ar zvaigznīti, kas apzīmē “aizraujošu”, labi, “satrauktu atomu” skatījumā.

Tas atbilstu supermasīvā melnā cauruma izmešiem, kas aktīvi netika baroti ar materiālu. Mūsu pašu galaktika varēja būt kvazārs pagātnē vai nākotnē, bet šobrīd melnais caurums lielākoties klusēja, izņemot šo smalko starojumu.

Astronomiem bija jābūt noteiktiem, tāpēc viņi veica detalizētu apsekojumu pašā Piena ceļa centrā infrasarkanajā spektrā, kas ļāva viņiem caur gāzi un putekļiem, kas redzamā gaismā aizsedz kodolu.

Viņi atklāja Zvaigžņu grupu, kas riņķo ap Strēlnieka A-zvaigzni, piemēram, komētas, kas riņķo ap Sauli. Tikai melnais caurums ar miljoniem reižu lielās Saules masas varētu nodrošināt tāda veida gravitācijas enkura palīdzību, lai pātagot šīs zvaigznes šādās savādās orbītās.

Turpmākajos apsekojumos tika atklāts supermasīvs melnais caurums Andromedas galaktikas centrā, patiesībā šķiet, ka šie briesmoņi atrodas gandrīz katras Visuma galaktikas centrā.

Bet kā viņi veidojās? No kurienes viņi nāca? Vai galaktika izveidojās vispirms un izraisīja melnā cauruma veidošanos pa vidu, vai arī melnais caurums izveidojās un ap tām izveidoja galaktiku?

Vēl nesen tas faktiski joprojām bija viens no lielajiem neatrisinātajiem noslēpumiem astronomijā. Tomēr astronomi ir paveikuši daudz pētījumu, izmantojot aizvien jutīgākus novērošanas centrus, izstrādājuši savas teorijas un tagad viņi vāc pierādījumus, lai palīdzētu nokļūt šīs noslēpuma pamatā.

Astronomi ir izstrādājuši divus Visuma lielizmēra struktūras saplūšanas modeļus: no augšas uz leju un no apakšas uz augšu.

Modelī no augšas uz leju no milzīgā pirmatnējā ūdeņraža mākoņa, kas palicis pāri no Lielā sprādziena, vienā galaktikā izveidojās viss galaktikas superklāsts. Liela klastera vērtīga zvaigzne.

Mākonim sanākot kopā, tas savērpās uz augšu, izsitot mazākas spirāles un punduru galaktikas. Tos vēlāk varēja apvienot, veidojot sarežģītāku struktūru, kādu mēs šodien redzam. Supermasīvie melnie caurumi būtu izveidojušies kā šo galaktiku blīvie kodoli, kad tie sanāktu kopā.

Ja vēlaties apņemt šo prātu, padomājiet par zvaigžņu bērnistabu, kas veidoja mūsu sauli, un citu zvaigžņu kopu. Iedomājieties vienu gāzes un putekļu mākoni, kas tajā veido vairākas zvaigžņu sistēmas. Laika gaitā zvaigznes nogatavojās un attālinājās viena no otras.

Tas ir no augšas uz leju. Viens liels notikums, kas ved uz struktūru, kādu mēs šodien redzam.

Augšupvērstā modelī gāzes un putekļu kabatas sakrājas lielākās un lielākās masās, galu galā veidojot punduru galaktikas un pat kopas un superklasterus, kādus mēs šodien redzam. Supermasīvie melnie caurumi galaktiku centrā tika audzēti no sadursmēm un saplūšanām starp melnajiem caurumiem virs eoniem.

Patiesībā tas ir tas, kā astronomi domā, kā izveidojās planētas Saules sistēmā. Pēc putekļu gabaliem, piesaistot viens otru lielākiem un lielākiem graudiem, līdz miljoniem gadu veidojušies planētas lieluma objekti.

Apakšā uz augšu, mazas detaļas sanāk kopā.

Neilgi pēc lielā sprādziena viss Visums bija neticami blīvs. Bet tas nebija visur vienāds blīvums. Nelielas kvantu blīvuma svārstības sākumā attīstījās miljardu gadu laikā, paplašinoties galaktiskajos superklasteros, kādus mēs šodien redzam.

Es gribu apstāties un ļaut tam uz brīdi iegrimt jūsu smadzenēs. Agrīnajā Visumā bija mikroskopiskas blīvuma variācijas. Un šīs variācijas kļuva par simtiem miljonu gaismas gadu struktūru, ko mēs šodien redzam.

Iedomājieties divus spēkus, kas spēlē, kā notika Visuma paplašināšanās. No vienas puses, jums ir daļiņu savstarpējais smagums, kas savelk viens otru. Un, no otras puses, jūs esat ieguvis Visuma paplašināšanos, kas atšķir daļiņas viena no otras. Galaktiku, kopu un virsklases lielumu noteica to pretspēku līdzsvara punkts.

Ja sanāktu mazi gabali, tad jūs iegūtu šo veidojumu no apakšas. Ja sanāktu lieli gabali, jūs iegūtu šo veidojumu no augšas uz leju.

Kad astronomi uz lielāko skatu skatās uz Visumu, viņi, cik vien iespējams, novēro kopas un superklases, kas atbalsta modeli no augšas uz leju.

No otras puses, novērojumi liecina, ka pirmās zvaigznes izveidojās tikai dažus simtus miljonus gadu pēc Lielā sprādziena, kas atbalsta apakšu uz augšu.

Tātad atbilde ir abas?

Nē, vismodernākie novērojumi dod priekšroku procesiem no apakšas.

Galvenais ir tas, ka gravitācija pārvietojas ar gaismas ātrumu, kas nozīmē, ka gravitācijas mijiedarbība starp daļiņām, kas izkliedējas viena no otras, ir nepieciešama, lai panāktu, dodoties gaismas ātrumam.

Citiem vārdiem sakot, jūs nesaņemtu superklases vērtīgu materiālu, kas būtu kopā, bet tikai zvaigznes vērts materiāls. Bet šīs pirmās zvaigznes bija izgatavotas no tīra ūdeņraža un hēlija, un tās varēja izaugt daudz masīvākas nekā zvaigznes, kuras mums ir šodien. Viņi dzīvos ātri un mirs supernovas sprādzienos, radot daudz masīvākus melnos caurumus nekā mēs šodien iegūstam.

Pirmie vienreizējie vingrinājumi sanāca kopā, savācot šos pirmos monstru melnos caurumus un masīvās zvaigznes, kas tos ieskauj. Un tad miljonu un miljardu gadu laikā šie melnie caurumi atkal un atkal saplūda, uzkrājot miljoniem un pat miljardiem reižu lielāku Saules masu. Tā mēs ieguvām mūsdienu galaktikas, kuras mēs šodien redzam.

Nesen tika veikts novērojums, kas atbalsta šo secinājumu. Šā gada sākumā astronomi paziņoja par supermasīvu melno caurumu atklāšanu relatīvi niecīgo galaktiku centrā. Mūsu pašu Piena ceļā supermasīvais melnais caurums ir 4,1 miljons reižu lielāks par Saules masu, bet tas veido tikai 0,01% no galaktikas kopējās masas.

Bet Jūtas universitātes astronomi atrada divas īpaši kompaktas galaktikas ar melnajiem caurumiem, kas attiecīgi bija 4,4 miljoni un 5,8 miljoni reižu lielāks par Saules masu. Un tomēr melnie caurumi veido 13 un 18 procentus no viņu saimnieku galaktiku masas.

Domājams, ka šīs galaktikas kādreiz bija normālas, taču agrāk Visuma vēsturē sadūrās ar citām galaktikām, tām tika atņemtas zvaigznes un pēc tam tika izspļautas, lai klīstos kosmosā.

Viņi ir upuri no šiem agrīnajiem apvienošanās notikumiem, liecības par asinspirts, kas notika agrīnajā Visumā, kad notika apvienošanās.

Mēs vienmēr runājam par neatrisinātajiem noslēpumiem Visumā, bet tas ir tas, ko astronomi sāk mīlēt.

Visticamāk, šķiet, ka Visuma struktūra, kādu mēs šodien redzam, veidojas no apakšas uz augšu. Pirmās zvaigznes sapulcējās protogalaxies, mirstot kā supernova, veidojot pirmos melnos caurumus. Visuma struktūra, kuru mēs šodien redzam, ir miljardu gadu veidošanās un iznīcināšanas gala rezultāts. Laika gaitā apvienojoties supermasīvajiem melnajiem caurumiem.

Tiklīdz teleskopi, piemēram, Džeimss Vebs, nokļūst darbā, mums vajadzētu būt iespējai redzēt šos skaņdarbus kopā, kas atrodas novērojamā Visuma malā.