A csillagászok találtak néhány rendkívül régi szupermasszív fekete lyukat, amelyek akkor álltak elő, amikor az Univerzum még elég fiatal volt. Megdöbbenték, hogy egy fekete lyuk olyan hatalmas méretűvé válhat, amikor maga az univerzum csak kisgyermek volt.
A csillagászok egyedülálló körülményeket találtak, amelyek fél milliárd évvel a nagy robbanás után voltak jelen, és amelyek lehetővé tették ezeknek a szörnyek fekete lyukainak kialakulását. Az intenzív sugárzás szokatlan forrása létrehozta az úgynevezett „közvetlen összeomlású fekete lyukakat”.
"Ez egy kozmikus csoda" - mondta Volker Bromm, az austini texasi egyetem, aki több csillagászdal dolgozott a felfedezés során. "Ez az egyetlen alkalom a világegyetem történetében, amikor a feltételek éppen nekik megfelelőek."
A fekete lyukak kialakulásának szokásos megértését úgy nevezik, hogy akkreditációs elmélet, ahol egy rendkívül masszív csillag összeomlik, és a fekete lyukú „magok” az összeomlásból épülnek fel a környezetükből gázszívással és kisebb fekete lyukak összeolvadásával. De ez a folyamat sokáig tart, sokkal hosszabb ideig, mint amikor ezek a gyorsan kialakuló fekete lyukak körül voltak. Ráadásul a korai világegyetemben nem volt olyan mennyiségű gáz és por, amely ahhoz szükséges, hogy a szupermasszív fekete lyukak gigantikus méretükké növekedjenek.
Az új eredmények ehelyett azt sugallják, hogy az első fekete lyukak egy része közvetlenül akkor keletkezett, amikor egy gázfelhő összeomlott, és megkerüli a többi köztes fázist, például egy hatalmas csillag képződését és az azt követő elpusztulását.
Természetesen, mint bármely fekete lyuk, ezek a „közvetlen összeomlás” fekete lyukak sem láthatók. Erős bizonyítékok voltak azonban létezésükre, mivel ezekre szükség van a fiatal világegyetemben felfedezett erősen világító kvazárok táplálására. A kvazár nagy fényereje az anyagnak egy szupermasszív fekete lyukba spirálódásával jár, amely több millió fokra melegszik, és olyan fúvókákat hoz létre, amelyek úgy világítanak, mint a jeladó lámpák az egész világegyetemben. De mivel az akkreditációs elmélet nem magyarázza a rendkívül távoli - és ezért fiatal - univerzumban a szupermasszív fekete lyukakat, a csillagászok sem tudták megmagyarázni a kvazárokat. Ezt „kvazáris magprobléma” -nak hívták.
"A korai világegyetemben megfigyelt kvazárok az óriás csecsemőkre hasonlítanak egy normál csecsemőkkel teli szülőkben" - mondta Avi Loeb a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból, aki a Brommmal dolgozott. „Az egyik kíváncsi marad: mi a különleges a környezetben, amely táplálta ezeket az óriási csecsemőket? A közeli galaxisokban, például a Tejútban, általában a hideg gáztartályt főként csillagképződés veszi igénybe. ”
De 2003-ban Bromm és Loeb egy elméleti ötlettel állt elő, hogy korai galaxist hozzon létre egy szupermasszív magfekete lyuk kialakításához azáltal, hogy elnyomja a csillagképződés egyébként tiltó energiabevitelét. A folyamatot „közvetlen összeomlásnak” hívták.
„Kezdje egy elsődleges hidrogén- és héliumfelhővel, amelyet az ultraibolya sugárzás tengerében használnak fel” - mondta Bromm. - Megrántotta ezt a felhőt egy sötét anyagú halo gravitációs mezőjében. Általában a felhő képes lehűlni és felbomlani csillagok kialakulására. Az ultraibolya fotonok azonban melegen tartják a gázt, elnyomva ezzel a csillagképződést. Ezek a kívánt, csodálatos körülmények: összeomlás széttöredezettség nélkül! Ahogy a gáz egyre kompaktabbá válik, végül megvannak a feltételek egy hatalmas fekete lyuk kialakulásához. ”
A kozmikus feltételeknek ez a halmaza úgy tűnik, hogy csak a nagyon korai világegyetemben létezett, és ez a folyamat manapság nem történik meg a galaxisokban.
Elméletük kipróbálására Bromm, Loeb és kollégájuk, Aaron Smith a CR7 nevű galaxist tanulmányozták, amelyet egy COSMOS elnevezésű Hubble Űrtávcső felmérése szerint kevesebb, mint egy milliárd évvel a nagy robbanás után követtek el.
David Sobral, a Lisszaboni Egyetem, a CR7 nyomon követését végezte el a világ legnagyobb földi távcsöveivel, köztük a Keck-rel és a VLT-vel. Ezek felfedtek néhány rendkívül szokatlan tulajdonságot a CR7 fényjelzőjén. Pontosabban, a Lyman-alfa hidrogénvonal többször is fényesebb volt a vártnál. Figyelemre méltó, hogy a spektrum szokatlanul fényes héliumvonalat mutatott.
„Bármi is vezet ez a forrás, nagyon meleg - elég meleg ahhoz, hogy ionizálja a héliumot” - mondta Smith körülbelül 100 000 Celsius fokon.
Ezek és a spektrum más szokatlan tulajdonságai azt jelentették, hogy ez lehet az ős csillagcsoport vagy egy szupermasszív fekete lyuk, amelyet valószínűleg közvetlen összeomlás képez.
Smith mindkét forgatókönyvnél szimulációkat futtatott, és míg a csillagfürt forgatókönyv „látványosan kudarcot vallott”, mondta Smith, a közvetlen összeomlású fekete lyuk modell jól teljesített.
Ezen túlmenően, ez év elején a kutatók a Chandra Röntgenmegfigyelő Intézet, a Hubble Űrtávcső és a Spitzer űrteleszkóp kombinált adatait használják ezen lehetséges fekete lyukmagok azonosítására. Két objektumot találtak, ezek mind megegyeztek az infravörös adatok elméleti profiljával. (olvassa el a papírt itt.)
Úgy tűnik, hogy a csillagászok „közelebb állnak ehhez a modellhez” - mondta Smith, a kvazáris magprobléma és a korai fekete lyuk problémájának megoldására.
Maradjon velünk.
Bromm, Loeb és Smith munkáját a Havi Értesítések a Királyi Csillagászati Társaság folyóiratában teszik közzé.
Forrás:
A RAS, a Harvard-Smithsonian CfA, sajtóközlemény a NASA által az év elején felfedezett közvetlen összeomlású fekete lyukak számára.
