Това е една от загадките на космологията и звездната еволюция: как така се получиха супермасивни черни дупки ... е, свръхмасивна ...в ранната Вселена, когато на пръв поглед все още не е минало достатъчно време, за да натрупат масата си само чрез постоянни процеси на аккреция? Отнема известно време да изядете материя на стойност милиард слънчеви маси, дори със здравословен апетит и много в гравитационния обхват. Но все пак те са налице: черни дупки-чудовища са често срещани в някои от най-отдалечените галактики, парадиращи със своя скоростен растеж, дори когато Вселената тъкмо празнуваше един милиарден рожден ден.
Сега, последните открития на изследователи от Caltech сочат, че тези древни SMBs са били формирани от смъртта на някои видове първични гигантски звезди, екзотични звездни динозаври, които се разраствали и умирали млади. По време на насилствения им крах не само един, но две формират се черни дупки, като всеки събира собствена маса, преди в крайна сметка да се комбинира заедно в едно свръхмасивно чудовище.
Гледайте симулация и разберете повече за това как става това по-долу:
От новина на Caltech от Джесика Столър-Конрад:
За да проучи произхода на младите свръхмасивни черни дупки, Кристиян Рейсвиг, докторант по астрофизика в Катех на Американската агенция по НАТО Айнщайн и Кристиан Отт, асистент по теоретична астрофизика, се обърна към модел, включващ супермасивни звезди. За тези гигантски, доста екзотични звезди се предполага, че са съществували само за кратко време в ранната Вселена.
Прочетете още: Как черните дупки стават супер масивни?
За разлика от обикновените звезди, супермасивните звезди се стабилизират срещу гравитацията най-вече от собственото си фотонно излъчване. В много масивна звезда фотонното излъчване - външният поток фотони, който се генерира поради много високите вътрешни температури на звездата, изтласква газ от звездата навън, противоположно на гравитационната сила, която дърпа газа обратно вътре.
През живота си свръхмасивна звезда бавно се охлажда поради загуба на енергия чрез излъчване на фотонно лъчение. Докато звездата се охлажда, тя става по-компактна, а централната й плътност бавно се увеличава. Този процес трае няколко милиона години, докато звездата не достигне достатъчна компактност, за да настъпи гравитационна нестабилност и звездата да започне гравитационно да се срива.
Предишни проучвания предвиждаха, че когато свръхмасивни звезди се сринат, те поддържат сферична форма, която е възможно да се сплеска поради бързо въртене. Тази форма се нарича осесиметрична конфигурация. Включвайки факта, че много бързо въртящите се звезди са склонни към малки смущения, Рейсвиг и неговите колеги прогнозираха, че тези смущения могат да накарат звездите да се отклонят внестопанска-аксисиметрични форми по време на колапса. Такива първоначално малки смущения биха се разраствали бързо, в крайна сметка причинявайки газовете вътре в сриващата се звезда да се скупчат и да образуват фрагменти с висока плътност.
„Нарастването на черните дупки до свръхмасивни люспи в младата вселена изглежда възможно само ако масата на„ семената “на срутващия се обект вече беше достатъчно голяма.“
- Кристиан Рейсвиг, докторант от НАСА Айнщайн в Калтех
Тези фрагменти щяха да обикалят около центъра на звездата и да стават все по-плътни, когато вдигат материя по време на колапса; те също биха повишили температурата. И тогава, казва Reisswig, "започва интересен ефект." При достатъчно високи температури би имало достатъчно енергия, за да се съчетаят електрони и техните античастици или позитрони в онези, които са известни като двойки електрон-позитрон. Създаването на електронно-позитронни двойки би довело до загуба на налягане, като допълнително ускори колапса; в резултат двата орбитални фрагмента в крайна сметка ще станат толкова плътни, че при всяка струпа може да се образува черна дупка. Двойката черни дупки може след това да се спира около една друга, преди да се слее, за да се превърне в една голяма черна дупка.
„Това е ново откритие“, казва Рейсвиг. "Никой никога не е предвиждал, че една сриваща се звезда може да създаде двойка черни дупки, които след това се сливат."
Тези открития бяха публикувани в Писма за физически преглед седмицата на 11 октомври. Източник: статията на Caltech от Джесика Столър-Конрад.
