Ez a kozmológia és a csillagok evolúciójának egyik rejtvénye: hogyan alakultak ki a szupermasszív fekete lyukak ... szupermasszív ...a korai világegyetemben, amikor látszólag még nem telt el elég idő ahhoz, hogy önmagukat önmagában a folyamatos akkumulációs folyamatok révén felhalmozzák? Beletelik egy darabig, amíg eléri egy milliárd napelemes anyag anyagot, még akkor is, ha egészséges étvágya van, és sok gravitációs hatótávolságon belül van. De mégis vannak: a szörnyeteg fekete lyukak a legtávolabbi galaxisok környékén gyakoriak, és korai fejlődésükre utalnak, még akkor is, amikor az Univerzum éppen ünnepelte egymilliárdik születésnapját.
A Caltech kutatói legfrissebb eredmények arra utalnak, hogy ezeket az ősi SMB-ket az ősi óriáscsillagok, az egzotikus csillagokból készült dinoszauruszok bizonyos típusainak halála formálta. Erőszakos összeomlásuk alatt nem csak egy, hanem két fekete lyukak alakulnak ki, amelyek mindegyike összegyűjti a saját tömegét, majd végül összekapcsolódik egyetlen szupermasszív szörnyré.
Nézze meg a szimulációt, és alább tudjon meg többet arról, hogy ez hogyan történik:
Jessica Stoller-Conrad, a Caltech hírcikkéből:
A fiatal szupermasszív fekete lyukak eredetének vizsgálata céljából Christian Reisswig, a NASA Einstein doktori posztdoktori ösztöndíjas munkatársa a caltech-on és Christian Ott, az elméleti asztrofizika adjunktus, egy szupermasszív csillagokat bevonó modellhez fordult. Ezeket az óriási, meglehetősen egzotikus csillagokat feltételezik, hogy csak egy rövid ideig léteztek a korai világegyetemben.
Bővebben: Hogyan lehet a fekete lyukak rendkívül masszív?
A szokásos csillagokkal ellentétben a szupermasszív csillagokat többnyire a saját foton sugárzásuk stabilizálja a gravitáció ellen. Egy nagyon hatalmas csillagban a foton sugárzás - a fotonok kifelé irányuló fluxusa, amely a csillag nagyon magas belső hőmérséklete miatt képződik - a csillagból kifelé gázt tol, szemben a gravitációs erővel, amely visszahúzza a gázt.
Élete során egy szupermasszív csillag lassan lehűl az energiaveszteség miatt a foton sugárzás révén. A csillag lehűlésekor kompaktabbá válik, és középsűrűsége lassan növekszik. Ez a folyamat néhány millió évig tart, amíg a csillag el nem éri a megfelelő tömörítést a gravitációs instabilitás beindulásához és ahhoz, hogy a csillag gravitációs úton összeomoljon.
A korábbi tanulmányok azt jósolták, hogy amikor a szupermasszív csillagok összeomlanak, gömb alakúak maradnak, amelyek a gyors forgás következtében esetleg ellapulnak. Ezt az alakot tengelyszimmetrikus konfigurációnak nevezzük. Beleértve azt a tényt, hogy a nagyon gyorsan forgó csillagok hajlamosak apró zavarokra, Reisswig és kollégái azt jósolták, hogy ezek a perturbációk a csillagok eltérését okozhatjáknem-axiszimmetrikus alakzatok az összeomlás során. Az ilyen kezdetben apró perturbációk gyorsan növekednének, végül az összeomló csillag belsejében lévő gáz összecsukódhat és nagy sűrűségű fragmentumokat képezhet.
"A fekete lyukak szupermasszív léptékké történő növekedése a fiatal univerzumban csak akkor tűnik lehetségesnek, ha az összeomló tárgy" mag "tömege már elég nagy volt."
- Christian Reisswig, a NASA Einstein posztdoktori ösztöndíja a Caltech-ben
Ezek a töredékek keringnek a csillag közepén és egyre sűrűbbé válnak, amikor az összeomlás során felvetik az anyagot; ezek szintén megemelik a hőmérsékletet. És akkor, Reisswig azt mondja, „érdekes hatás kezd belőle”. Megfelelően magas hőmérsékleten elegendő energia lenne elérhető ahhoz, hogy az elektronokat és ezek részecskéit, vagy pozitronjait összekapcsolják az úgynevezett elektron-pozitron párokkal. Az elektron-pozitron párok létrehozása nyomáscsökkenést okozna, tovább gyorsítva az összeomlást; ennek eredményeként a két keringő töredék végül annyira sűrűvé válik, hogy minden lyukon fekete lyuk alakulhat ki. A fekete lyukak párja ezután körbecsavarodhat, mielőtt összeolvadnának és egy nagy fekete lyukká válnának.
"Ez egy új megállapítás" - mondja Reisswig. "Senki sem jósolta meg, hogy egyetlen összeomló csillag képes lenne létrehozni egy pár fekete lyukat, amelyek azután összeolvadnának."
Ezeket a megállapításokat a Fizikai áttekintő levelek forrás: Jessica Stoller-Conrad, a Caltech hírcikkje.
