Hogyan alakultak ki az univerzum első szupermasszív fekete lyukai? A galaxisok és a fekete lyukak evolúciójának új modellje azt mutatja, hogy az ütköző galaxisok valószínűleg fekete lyukakat szültek, amelyek körülbelül 13 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek. A felfedezés kitölti egy világegyetem korai története hiányzó fejezetét, és segíthetne a következő fejezet megírásában - amelyben a tudósok jobban megértik, hogy a gravitáció és a sötét anyag hogyan formálta az univerzumot, amint azt ismertük.
Miután a közelmúltban felfedezték, hogy a galaxisok sokkal korábban képződtek az univerzum történetében, mint korábban gondoltak, Stelios Kazantzidis az Ohio Állami Egyetemen és csapata új számítógépes szimulációkat készített, amelyek azt mutatják, hogy az első olyan szuper-masszív fekete lyukak valószínűleg születtek, amikor ezek a korai galaxisok összeütköztek. és összeolvadtak. Ez valószínűleg a nagy robbanás utáni első néhány milliárd év alatt történt.
"Eredményeink új mérföldkövet adnak ahhoz, hogy felismerjük a struktúra kialakulását az univerzumban" - mondta Kazantzidis.
Korábban a csillagászok úgy gondolták, hogy a galaxisok hierarchikusan fejlődtek, ahol a gravitáció először kis anyagbiteket húzott össze, és ezek a kis bitek fokozatosan összekapcsolódtak, hogy nagyobb struktúrákat képezzenek.
De az új modellek a fejére fordítják ezt a gondolatot.
"Ezzel a felfedezéssel együtt az eredményünk azt mutatja, hogy a nagy struktúrák - mind a galaxisok, mind a hatalmas fekete lyukak - gyorsan felépülnek az univerzum történetében" - mondta. Bámulatosan ez ellentétes a hierarchikus struktúra kialakulásával. A paradoxon akkor oldódik meg, amikor rájön, hogy a sötét anyag hierarchikusan növekszik, de a közönséges anyag nem. A látható galaxiseket és a szuper-masszív fekete lyukakat alkotó normál anyag hatékonyabban összeomlik, és ez igaz volt akkor is, amikor a világegyetem nagyon fiatal volt, ami galaxisok és fekete lyukak antihierarchikus kialakulásához vezetett. ”
Tehát ez azt jelenti, hogy a nagy galaxisok és a szuper-masszív fekete lyukak gyorsan összejönnek, és a kisebb bitek, mint például a Tejút-galaxisunk - és a közepén lévő viszonylag kis fekete lyuk - lassabban alakulnak ki. Kazantzidis szerint a galaxisok, amelyek képezték az első szuper-masszív fekete lyukakat, még mindig körül vannak.
A szuperszámítógépeken végzett új szimulációk képesek voltak megoldani a százszor kisebb tulajdonságokat, és részleteket derítettek össze az egyesített galaxisok szívében kevesebb, mint egy fényév méretarányban.
Emiatt a csillagászok két dolgot láttak: Először is, a galaxisok közepén a gáz és a por kondenzálódott, hogy egy szűk nukleáris lemezt képezzen. Ezután a korong instabillá vált, és a gáz és a por összehúzódott, még sűrűbb felhőt képezve, amely végül szuper-masszív fekete lyukat szült.
Kazantzidis szerint a kozmológia következményei messzemenőek.
„Például felül kell vizsgálni a szokásos elképzelést - miszerint a galaxis tulajdonságai és a központi fekete lyuk tömege összefüggenek, mivel a kettő párhuzamosan növekszik. Modellünkben a fekete lyuk sokkal gyorsabban nő, mint a galaxis. Tehát lehet, hogy a fekete lyukot egyáltalán nem szabályozza a galaxis növekedése. Lehet, hogy a galaxist a fekete lyuk növekedése szabályozza. ”
Ez az új modell azoknak a csillagászoknak is segíthet, akik az égbolton közvetlen bizonyítékot keresnek Einstein általános relativitáselmélet-elméletére: a gravitációs hullámokra.
Az általános relativitáselmélet szerint az ókori galaxisok egyesülése hatalmas gravitációs hullámokat hozott volna létre - hullámokat a tér-idő kontinuumban -, amelyeknek maradványainak ma is láthatónak kell lenniük.
Az új gravitációs hullámdetektorokat, mint például a NASA lézeres interferométeres űrantennáját, úgy tervezték, hogy közvetlenül észleljék ezeket a hullámokat, és új ablakot nyissanak az asztrofizikai és fizikai jelenségekhez, amelyeket más módon nem lehet megvizsgálni.
A kísérletek eredményeinek értelmezéséhez a tudósoknak tudniuk kell, hogy a korai világegyetemben miként alakultak ki a szuper-masszív fekete lyukak és hogyan oszlanak el az űrben. Az új számítógépes szimulációknak nyomot kell adniuk.
Ebből a linkből megtekintheti a galaxisok ütközésének modelleiről készített videókat.
Forrás: Ohio Állami Egyetem
