Има супермасивна черна дупка в центъра на почти всяка галактика във Вселената. Как стигнаха до там? Каква е връзката между тези чудовищни черни дупки и галактиките, които ги заобикалят?
Всеки път, когато астрономите гледат по-далеч във Вселената, те откриват нови мистерии. Тези мистерии изискват всички нови инструменти и техники за разбиране. Тези мистерии водят до повече мистерии. Това, което казвам, е, че това са мистериозни костенурки докрай надолу.
Едно от най-завладяващите е откриването на квазари, разбирането какви са те и разкриването на още по-дълбока мистерия, откъде идват те?
Както винаги, аз изпреварвам себе си, така че първо, нека се върнем назад и да поговорим за откриването на квазари.
Още през 50-те години на миналия век астрономите сканират небето с помощта на радиотелескопи и откриват клас от причудливи обекти в далечната Вселена. Те бяха много ярки и невероятно далеч; стотици милиони или дори милиарди светлинни години. Първите бяха открити в радиочестотния спектър, но с течение на времето астрономите откриха още повече пламъци във видимия спектър.
Астрономът Хон-Йе Чиу въвел термина „квазар“, който представляваше квазизвезден обект. Те бяха като звезди, блестящи от един точков източник, но очевидно не бяха звезди, пламтящи с повече радиация от цяла галактика.
През десетилетията астрономите озадачават природата на квазарите, научавайки, че те всъщност са черни дупки, активно захранващи и взривяващи радиация, видими милиарди светлинни години.
Но те не бяха черните дупки на звездната маса, за които се знаеше, че са от смъртта на гигантски звезди. Това бяха свръхмасивни черни дупки с милиони или дори милиарди пъти по-големи от масата на Слънцето.
Още през 70-те години на миналия век астрономите обмисляха възможността да има тези супермасивни черни дупки в основата на много други галактики, дори Млечния път.
През 1974 г. астрономите откриват радиоизточник в центъра на Млечния път, излъчващ радиация. Той беше озаглавен Стрелец А *, със звездичка, която означава „вълнуваща“, добре, в перспектива „възбудени атоми“.
Това ще съответства на емисиите на свръхмасивна черна дупка, която не се захранва активно с материал. Нашата собствена галактика можеше да бъде квазар в миналото или в бъдещето, но в момента черната дупка беше предимно безшумна, освен тази фина радиация.
Астрономите трябваше да са сигурни, така че те извършиха подробно проучване на самия център на Млечния път в инфрачервения спектър, което им позволи да видят през газ и прах, който затъмнява ядрото при видима светлина.
Те откриха група звезди, обикалящи около орбита на Стрелец, подобно на комети, обикалящи около Слънцето. Само черна дупка с милиони пъти по-голяма от масата на Слънцето би могла да осигури вида на гравитационната котва, която да бичи тези звезди наоколо в такива причудливи орбити.
По-нататъшни проучвания откриха супермасивна черна дупка в сърцето на галактиката Андромеда, всъщност изглежда, че тези чудовища са в центъра на почти всяка галактика във Вселената.
Но как са се образували? Откъде са дошли? Дали галактиката се е образувала първо и е причинила черната дупка да се образува в средата или черната дупка се е образувала и е изградила галактика около тях?
Доскоро това всъщност все още беше една от големите неразгадани мистерии в астрономията. Това каза, че астрономите са направили много изследвания, използвайки все по-чувствителни обсерватории, разработвайки своите теории и сега събират доказателства, за да помогнат да стигнат до дъното на тази загадка.
Астрономите са разработили два модела за това как мащабната структура на Вселената се е събрала: отгоре надолу и отдолу нагоре.
В модела отгоре надолу цял галактически суперклъстър се е образувал наведнъж от огромен облак от първичен водород, останал от Големия взрив. Звезди на стойност на суперкластер
Когато облакът се събра заедно, той се завъртя и изрита по-малки спирали и джудже галактики. Те биха могли да се комбинират по-късно, за да образуват по-сложната структура, която виждаме днес. Свръхмасивните черни дупки щяха да се образуват като плътните ядра на тези галактики, когато се обединиха.
Ако искате да увиете ума си около това, помислете за звездната детска стая, която формира нашето Слънце и куп други звезди. Представете си един единствен облак газ и прах, образуващи множество звездни системи в него. С течение на времето звездите узряват и се отдалечават една от друга.
Това е отгоре надолу. Едно голямо събитие, което води до структурата, която виждаме днес.
В модела отдолу нагоре джобове от газ и прах се събират в по-големи и по-големи маси, в крайна сметка образувайки галактики джуджета и дори клъстери и суперклъстери, които виждаме днес. Свръхмасивните черни дупки в сърцето на галактиките бяха отгледани от сблъсъци и сливания между черни дупки през еони.
Всъщност това е начинът, по който астрономите смятат, че планетите в Слънчевата система са формирани. Чрез парчета прах, привличащи се един към друг в по-големи и по-големи зърна, докато обектите с размер на планетата не се оформиха за милиони години.
Отдолу, малки части се съединяват.
Малко след Големия взрив цялата Вселена беше невероятно гъста. Но не беше навсякъде с еднаква плътност Малките квантови колебания на плътността в началото се развиха през милиарди години на разрастване в галактическите суперклъстери, които виждаме днес.
Искам да спра и да оставя това да потъне в мозъка ти за секунда. Имаше микроскопични изменения в плътността в ранната Вселена. И тези варианти се превърнаха в структурите на стотици милиони светлинни години, които виждаме днес.
Представете си двете сили в игра, докато разширяването на Вселената се случи. От една страна, имате взаимната гравитация на частиците, които се дърпат една към друга. А от друга страна, вие имате разширяване на Вселената, разделяща частиците една от друга. Размерът на галактиките, клъстерите и суперклъстерите се определя от баланса на противоположните сили.
Ако малки парченца се събраха, тогава ще получите тази форма отдолу нагоре. Ако големи парчета се събраха, ще получите тази формация отгоре надолу.
Когато астрономите гледат във Вселената при най-големите мащаби, те наблюдават клъстери и суперкластери, доколкото могат да видят - което поддържа модела отгоре надолу.
От друга страна, наблюденията показват, че първите звезди са се образували само няколкостотин милиона години след Големия взрив, който поддържа отдолу нагоре.
Значи отговорът е и двете?
Не, най-модерните наблюдения дават предимство на процесите отдолу нагоре.
Ключът е, че гравитацията се движи със скоростта на светлината, което означава, че гравитационните взаимодействия между частиците, разпространяващи се една от друга, са необходими, за да наваксат, вървейки със скоростта на светлината.
С други думи, не бихте получили материал за свръхклъстер, който да се събира, само звезда струва материал. Но тези първи звезди бяха направени от чист водород и хелий и можеха да растат много по-масивно от звездите, които имаме днес. Те щяха да живеят бързо и да умрат при експлозии на свръхнови, създавайки много по-масивни черни дупки, отколкото получаваме днес.
Първите протогалаксии се събраха, събирайки заедно тези първи чудовищни черни дупки и масивните звезди около тях. И тогава, през милиони и милиарди години, тези черни дупки се сливаха отново и отново, натрупвайки милиони и дори милиарди пъти по-голяма от масата на Слънцето. Така получихме съвременните галактики, които виждаме днес.
Имаше скорошно наблюдение, което подкрепя това заключение. По-рано тази година астрономите обявиха откриването на свръхмасивни черни дупки в центъра на сравнително мънички галактики. В нашия Млечен път супермасивната черна дупка е 4,1 милиона пъти по-голяма от масата на Слънцето, но представлява само 0,01% от общата маса на галактиката.
Но астрономите от Университета в Юта откриха две ултра компактни галактики с черни дупки съответно 4,4 милиона и 5,8 милиона пъти по-големи от масата на Слънцето. И въпреки това, черните дупки представляват 13 и 18 процента от масата на техните галактики.
Мисленето е, че някога тези галактики са били нормални, но са се сблъсквали с други галактики по-рано в историята на Вселената, са били лишени от звездите си и след това са били изплюти, за да ровят в Космоса.
Те са жертви на ранните събития, които се сливат, доказателство за касапницата, станала в ранната Вселена, когато сливанията са се случвали.
Винаги говорим за неразгаданите мистерии във Вселената, но това е тази, която астрономите започват да озадачават.
Изглежда най-вероятно структурата на Вселената, която виждаме днес, се е образувала отдолу нагоре. Първите звезди се събраха в протогалаксии, умирайки като свръхнови, за да образуват първите черни дупки. Структурата на Вселената, която виждаме днес, е краен резултат от милиарди години формиране и унищожаване. Със свръхмасивните черни дупки се събират във времето.
След като телескопите като Джеймс Уеб започнат да работят, би трябвало да можем да видим тези парчета да се събират, в самия край на наблюдаваната Вселена.
Podcast (аудио): Изтегляне (Продължителност: 11:06 - 3.8MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (видео): Изтегляне (Продължителност: 11:06 - 143.0MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
