Супермасивните черни дупки (SMBH) са трудни за обяснение. Смята се, че тези уникални особености са в центъра на всяка голяма галактика (в Млечния път има такава), но присъствието им там понякога опровергава лесно обяснение. Доколкото знаем, черните дупки се образуват, когато гигантски звезди се сриват. Но това обяснение не отговаря на всички доказателства.
Теорията за звездното срутване върши добра работа по обяснението на повечето черни дупки. В тази теория една звезда, поне пет пъти по-масивна от нашето Слънце, започва да изчерпва горивото близо до края на живота си. Тъй като външното налягане на ядрения синтез на звездата е това, което го поддържа срещу вътрешната гравитация от собствената му маса, нещо трябва да даде, когато горивото изчерпи.
Звездата претърпява хипернова експлозия, след което се срива в себе си. Остава черната дупка. Астрофизиците смятат, че SMBH започват по този начин и прерастват в огромните си размери, като по същество се "хранят" с друга материя. Те набъбват по размер и седят в центъра на тежестта си, като паяк, угояващ се в средата на мрежата.
Проблемът с това обяснение е, че това отнема много време.
Там, във Вселената, учените са наблюдавали SMBH, които са древни. През март тази година група астрономи обявиха откриването на 83 SMBH, които са толкова древни, че опровергаха нашето разбиране. През 2017 г. астрономите откриха черна дупка с 800 милиона слънчеви маси, която е напълно формирана едва 690 милиона години след Големия взрив. Те се появиха в по-ранните дни на Вселената, преди да има време да прераснат в своите свръхмасивни форми.
Много от тези SMBH са милиарди пъти по-масивни от Слънцето. Те са на толкова големи червени смени, че трябва да са се образували през първите 800 милиона години след Големия взрив. Но това не е достатъчно време моделът на звездното срутване да ги обясни. Въпросът, пред който са изправени астрофизиците, е как тези черни дупки станаха толкова големи за толкова малко време?
Двойка изследователи от Западния университет в Онтарио, Канада, смятат, че са го измислили. Те имат нова теория, наречена „пряк крах“, която обяснява тези невероятно древни SMBH.
Документът им е озаглавен „Масовата функция на свръхмасивни черни дупки в сценария с директен срив“ и е публикуван в The Astrophysical Journal Letters. Авторите са Шантану Басу и Арпан Дас. Басу е признат експерт в ранните етапи на формирането на звезди и развитието на протопланетарния диск. Освен това е професор по астрономия в Западния университет. Das също е от отдела за физика и астрономия на Western.
Техната теория за директен срив казва, че древните супермасивни черни дупки се образували изключително бързо за много кратки периоди. После изведнъж те спряха да растат. Те разработиха нов математически модел, за да обяснят тези бързо формиращи се, древни черни дупки. Те казват, че границата на Едингтън, която е баланс между излъчващата сила на звездата и вътрешната гравитационна сила, играе роля.
В тези черни дупки с директно срутване Eddington Limit регулира масовия растеж и изследователите казват, че тези древни черни дупки дори могат да надхвърлят тази граница с малко количество, както наричат супер-Eddington нарастване. След това, поради радиация, произведена от други звезди и черни дупки, производството им спря.
„Свръхмасивните черни дупки имаха само кратък период от време, в който те бяха в състояние да растат бързо и след това в един момент, поради всички радиации във Вселената, създадени от други черни дупки и звезди, производството им спря“, обяснява Басу в съобщение за пресата. „Това е сценарият за директен крах.“
"Това е косвено наблюдение доказателство, че черните дупки произхождат от директни срутвания, а не от звездни останки", каза Басу.
Тази нова теория предоставя ефективно обяснение на онова, което е трънлив въпрос в астрономията от известно време. Басу вярва, че тези нови резултати могат да бъдат използвани с бъдещи наблюдения, за да се направи извод за историята на формирането на изключително масивните черни дупки, които съществуват в много ранни времена във нашата Вселена.
Източници:
- Прессъобщение: Изследователите блестят светлина върху произхода на черната дупка
- Документ за изследване: Масовата функция на свръхмасивни черни дупки в сценария с директно срутване
- Космическо списание: Твърде голямо, твърде скоро. Чудовищна черна дупка, видяна малко след Големия взрив
- Университет в Принстън: Астрономите откриват 83 супермасивни черни дупки в ранната Вселена
- Уикипедия: Светимост на Eddington (граница)
