Как се оформиха първите супермасивни черни дупки на Вселената? Нов модел на еволюцията на галактиките и черните дупки показва, че сблъсъците показват, че сблъскащите се галактики вероятно са породили черни дупки, формирани преди около 13 милиарда години. Откритието попълва липсваща глава от ранната история на нашата Вселена и може да помогне за написването на следващата глава - в която учените по-добре разбират как гравитацията и тъмната материя са образували Вселената, както я познаваме.
След неотдавнашното откритие, че галактиките са се образували много по-рано в историята на Вселената, отколкото се смяташе досега, Стелиос Казанцидис от Университета на Охайо и неговият екип създадоха нови компютърни симулации, които показват, че първите в историята свръх масивни черни дупки вероятно са се родили, когато тези ранни галактики се сблъскат и се сляха заедно. Това вероятно се е случило през първите няколко милиарда години след Големия взрив.
„Нашите резултати добавят нов крайъгълен камък във важната реализация на начина на формиране на структурата във Вселената“, каза Казандзидис.
Преди това астрономите смятаха, че галактиките се развиват йерархично, където гравитацията първо извлича малки късчета материя и тези малки бита постепенно се събират, за да образуват по-големи структури.
Но новите модели въртят тази представа на главата си.
„Заедно с тези други открития, резултатът ни показва, че големи структури - както галактики, така и масивни черни дупки - бързо се изграждат в историята на Вселената“, каза той. „Удивително е, че това противоречи на формирането на йерархична структура. Парадоксът е разрешен, след като човек осъзнае, че тъмната материя расте йерархично, но обикновената материя не е така. Нормалната материя, която образува видими галактики и свръхмасивни черни дупки, се срива по-ефективно и това е вярно и когато Вселената е била много млада, което е породило антихиерархично образуване на галактики и черни дупки. "
Така че това означава, че големите галактики и свръхмасивни черни дупки се събират бързо, а по-малките бита като нашата собствена галактика Млечен път - и сравнително малката черна дупка в нейния център - се образуват по-бавно. Галактиките, образували онези първи свръхмасивни черни дупки, все още са наоколо, каза Казанцидис.
Новите симулации, направени на суперкомпютри, успяха да разрешат функции, които са 100 пъти по-малки и разкриха детайли в сърцето на обединените галактики в мащаб, по-малък от светлинна година.
Поради това астрономите успяха да видят две неща: Първо, газът и прахът в центъра на галактиките се кондензират, за да образуват стегнат ядрен диск. Тогава дискът стана нестабилен и газът и прахът отново се свиха, за да образуват още по-плътен облак, който в крайна сметка породи супер масивна черна дупка.
Последиците за космологията са всеобхватни, каза Казанцидис.
„Например, стандартната идея - че свойствата на една галактика и масата на нейната централна черна дупка са свързани, защото двете растат паралелно - ще трябва да бъдат преразгледани. В нашия модел черната дупка расте много по-бързо от галактиката. Така че може да се окаже, че черната дупка изобщо не е регулирана от растежа на галактиката. Възможно е галактиката да се регулира от растежа на черната дупка. "
Този нов модел може да помогне и на астрономите, които търсят небето, за директни доказателства за теорията на Айнщайн за обща относителност: гравитационни вълни.
Според общата относителност всяко древно слято галактика би създало масивни гравитационни вълни - пулсации в пространствено-времевия континуум, останките от които би трябвало да се виждат и днес.
Нови гравитационни детектори за вълни, като космическата антена на НАСА за космическа антена на НАСА, бяха проектирани да откриват директно тези вълни и да отворят нов прозорец за астрофизични и физически явления, които не могат да бъдат изучавани по други начини.
Учените ще трябва да знаят как се образуват свръхмасивни черни дупки в ранната Вселена и как те се разпространяват в Космоса днес, за да интерпретират резултатите от тези експерименти. Новите компютърни симулации трябва да дадат представа.
Вижте тази връзка за видеоклипове на моделите на сблъсъци с галактика.
Източник: Държавен университет в Охайо
