A szuper-masszív fekete lyukakat (SMBH) nehéz megmagyarázni. Úgy gondolják, hogy ezek a nagyszerű különbségek minden nagy galaxis középpontjában állnak (Tejútunkban van ilyen), de jelenléte néha megkönnyíti a magyarázatot. Tudomásunk szerint az óriáscsillagok összeomlásakor fekete lyukak alakulnak ki. De ez a magyarázat nem felel meg az összes bizonyítéknak.
A csillag-összeomlás elmélete jó munkát nyújt a legtöbb fekete lyuk megmagyarázására. Ebben az elméletben egy életünk végén közel egy ötször hatalmasabb csillagnak, mint a Napnak, elfogy az üzemanyag. Mivel a csillag atomfúziójának külső nyomása támogatja azt a saját tömegéből származó belső gravitáció ellen, valamit meg kell adni, amikor az üzemanyag elfogy.
A csillag hipernova robbanáson megy keresztül, majd önmagában összeomlik. Csak egy fekete lyuk maradt. Az asztrofizikusok úgy gondolják, hogy az SMBH-k ilyen módon indulnak, és óriási méretükké növekednek, lényegében „táplálva” más anyagokat. Méretükben megduzzadnak, és gravitációs közepükben ülnek, mint a háló közepén felhúzódó pók.
A magyarázat azzal a problémával jár, hogy hosszú időbe telik.
Az Univerzumban a tudósok megfigyelték az ősi SMBH-kat. Ez év márciusában egy csillagászok egy csoportja bejelentette, hogy felfedezett 83 SMBH-t, amelyek annyira ősek, hogy megtévesztik megértésünket. 2017-ben a csillagászok 800 millió napenergia tömegű fekete lyukat fedeztek fel, amely csak a nagyroham után 690 millió évvel alakult ki. A Világegyetem korábbi napjaiban jöttek létre, még mielőtt volt idejük szuper-masszív formáikba fejlődni.
Ezen SMBH-k közül sok milliárdszor tömegebb, mint a Nap. Olyan erős vöröseltolódásban vannak, hogy a Nagyrobbanás utáni első 800 millió évben alakulhattak ki. De ez nem elég az idő ahhoz, hogy a csillag-összeomlás modell elmagyarázza őket. Az asztrofizikusok előtt felmerülő kérdés az, hogy ezek a fekete lyukak hogyan váltak ilyen nagyra olyan rövid idő alatt?
Egy pár kutató a kanadai Ontarioban található Nyugati Egyetemen úgy gondolja, hogy kitalálták. Van egy új „közvetlen összeomlás” elmélet, amely magyarázza ezeket a hihetetlenül ősi SMBH-kat.
A cikkük a „Szupermasszív fekete lyukak tömegfunkciója a közvetlen összeomlás forgatókönyve” címet viseli, és az The Astrophysical Journal Letters közzéteszi. A szerzők Shantanu Basu és Arpan Das. Basu elismert szakember a csillagképződés és a protoplanetáris korong fejlődésének korai szakaszában. Csillagászati professzor is a Western University-n. Das szintén a Western Fizika és Csillagászat Tanszékéből származik.
Közvetlen összeomlási elméletük szerint az ősi szuper-masszív fekete lyukak rendkívül gyorsan kialakultak nagyon rövid idő alatt. Aztán hirtelen abbahagyták a növekedést. Kidolgoztak egy új matematikai modellt, amely megmagyarázza ezeket a gyorsan kialakuló, ősi fekete lyukakat. Azt mondják, hogy az Eddington-határ, amely egy egy csillag külső sugárzó erő és a belső gravitációs erő közötti egyensúlyt játszik, szerepet játszik.
Ezekben a közvetlen összeomlású fekete lyukakban az Eddington Limit szabályozza a tömegnövekedést, és a kutatók szerint ezek az ősi fekete lyukak kis mértékben meg is haladhatják ezt a határértéket, az úgynevezett super-Eddington akkordációnak. Ezután más csillagok és a fekete lyukak által keltett sugárzás következtében gyártásuk megállt.
"A szupermasszív fekete lyukaknak csak egy rövid időszaka volt, ahol gyorsan növekedni tudtak, majd egy bizonyos ponton, a többi fekete lyuk és csillagok által az univerzumban bekövetkező összes sugárzás miatt megálltak a termelésük" - magyarázza Basu sajtóközlemény. "Ez a közvetlen összeomlás forgatókönyve."
"Ez közvetett megfigyelő bizonyíték arra, hogy a fekete lyukak közvetlen összeomlásokból származnak, nem pedig csillagmaradványokból" - mondta Basu.
Ez az új elmélet hatékonyan magyarázza azt, ami a csillagászatban egy ideje nehéz kérdés. Basu úgy véli, hogy ezek az új eredmények felhasználhatók a jövőbeli megfigyelések során a rendkívül hatalmas fekete lyukak kialakulásának történetének következtetésére, amelyek a világegyetemünk nagyon korai szakaszában léteznek.
Forrás:
- Sajtóközlemény: A kutatók világítanak a fekete lyuk eredetéről
- Kutatási cikk: A szupermasszív fekete lyukak tömegfunkciója a közvetlen összeomlás forgatókönyvében
- Space Magazine: Túl nagy, túl hamarosan. Röviddel a nagy robbanás után látott szörny fekete lyuk
- Princeton University: A csillagászok 83 szupermasszív fekete lyukat fedeznek fel a korai világegyetemben
- Wikipedia: Eddington fényesség (limit)
