Είναι ένας από τους γρίφους της κοσμολογίας και της αστρικής εξέλιξης: πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες έγιναν τόσο… καλά, υπερμεγέθη…στο πρώιμο Σύμπαν, όταν φαινόταν ότι δεν είχε περάσει αρκετός χρόνος για να συσσωρεύσουν τη μάζα τους μέσω σταθερών διαδικασιών αύξησης; Χρειάζεται λίγος χρόνος για να φάνε μια ύλη αξίας ενός δισεκατομμυρίου ηλιακών μαζών, ακόμη και με μια υγιή όρεξη και πολλά μέσα βαρύτητας. Ωστόσο, υπάρχουν: οι μαύρες τρύπες τεράτων είναι κοινές σε μερικούς από τους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες, επιδεινώνοντας την πρόωρη ανάπτυξή τους, ακόμη και όταν το Σύμπαν γιόρταζε μόλις το ένα δισεκατομμύριο γενέθλιά του.
Τώρα, πρόσφατα ευρήματα από ερευνητές του Caltech υποδηλώνουν ότι αυτά τα αρχαία SMBs δημιουργήθηκαν από το θάνατο ορισμένων τύπων αρχέγονων γιγαντιαίων αστεριών, εξωτικών αστρικών δεινοσαύρων που μεγάλωσαν και πέθαναν νέοι. Κατά τη διάρκεια της βίαιης κατάρρευσής τους όχι μόνο ένα αλλά δύο σχηματίζονται μαύρες τρύπες, κάθε μια συγκεντρώνει τη δική της μάζα πριν τελικά συνδυαστεί μαζί σε ένα μοναδικό τεράστιο τέρας.
Παρακολουθήστε μια προσομοίωση και μάθετε περισσότερα σχετικά με το πώς συμβαίνει παρακάτω:
Από ένα άρθρο ειδήσεων Caltech από την Jessica Stoller-Conrad:
Για να διερευνήσει την προέλευση των νέων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, ο Christian Reisswig, ο μεταδιδακτορικός συνεργάτης της NASA Einstein στην Αστροφυσική στο Caltech και ο Christian Ott, επίκουρος καθηγητής θεωρητικής αστροφυσικής, στράφηκαν σε ένα μοντέλο που περιλαμβάνει υπερμεγέθη αστέρια. Αυτά τα γιγαντιαία, μάλλον εξωτικά αστέρια υποτίθεται ότι υπήρχαν για λίγο καιρό στις αρχές του Σύμπαντος.
Διαβάστε περισσότερα: Πώς οι μαύρες τρύπες γίνονται εξαιρετικά μαζικές;
Σε αντίθεση με τα συνηθισμένα αστέρια, τα υπερμεγέθη αστέρια σταθεροποιούνται έναντι της βαρύτητας κυρίως από τη δική τους ακτινοβολία φωτονίων. Σε ένα πολύ τεράστιο αστέρι, η ακτινοβολία φωτονίων - η εξωτερική ροή των φωτονίων που δημιουργείται λόγω των πολύ υψηλών εσωτερικών θερμοκρασιών του αστεριού - ωθεί το αέριο από το αστέρι προς τα έξω σε αντίθεση με τη βαρυτική δύναμη που τραβά το αέριο πίσω.
Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ένα υπερμεγέθη αστέρι κρυώνει αργά λόγω απώλειας ενέργειας μέσω της εκπομπής ακτινοβολίας φωτονίων. Καθώς το αστέρι κρυώνει, γίνεται πιο συμπαγές και η κεντρική του πυκνότητα αυξάνεται αργά. Αυτή η διαδικασία διαρκεί για μερικά εκατομμύρια χρόνια έως ότου το αστέρι έχει φτάσει σε επαρκή συμπύκνωση για να βγει η αστάθεια της βαρύτητας και για να ξεκινήσει το αστέρι να καταρρέει βαρυτικά.
Προηγούμενες μελέτες προέβλεπαν ότι όταν τα υπερμεγέθη αστέρια καταρρέουν, διατηρούν ένα σφαιρικό σχήμα που πιθανότατα ισοπεδώνεται λόγω της ταχείας περιστροφής. Αυτό το σχήμα ονομάζεται άξονα συμμετρική διαμόρφωση. Ενσωματώνοντας το γεγονός ότι τα πολύ γρήγορα περιστρεφόμενα αστέρια είναι επιρρεπή σε μικροσκοπικές διαταραχές, ο Reisswig και οι συνάδελφοί του προέβλεψαν ότι αυτές οι διαταραχές θα μπορούσαν να προκαλέσουν την απόκλιση των αστεριώνμη-αξυμετρικά σχήματα κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης. Τέτοιες αρχικά μικροσκοπικές διαταραχές θα αυξάνονταν γρήγορα, προκαλώντας τελικά το αέριο μέσα στο καταρρέον αστέρι να συσσωρεύεται και να σχηματίσει θραύσματα υψηλής πυκνότητας.
«Η ανάπτυξη μαύρων τρυπών σε υπερμεγέθεις κλίμακες στο νεαρό σύμπαν φαίνεται δυνατή μόνο εάν η μάζα« σπόρου »του αντικειμένου που καταρρέει ήταν ήδη αρκετά μεγάλη.»
- Christian Reisswig, μεταδιδακτορικός συνεργάτης της NASA Einstein στο Caltech
Αυτά τα θραύσματα θα περιστρέφονταν γύρω από το κέντρο του άστρου και θα γινόταν όλο και πιο πυκνό καθώς πήραν την ύλη κατά την κατάρρευση. θα αυξήσουν επίσης τη θερμοκρασία. Και στη συνέχεια, λέει ο Reisswig, «ένα ενδιαφέρον εφέ ξεκινά». Σε αρκετά υψηλές θερμοκρασίες, θα υπάρχει αρκετή διαθέσιμη ενέργεια για να ταιριάξουν τα ηλεκτρόνια και τα αντισωματίδια τους, ή τα ποζιτρόνια, σε αυτά που είναι γνωστά ως ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων. Η δημιουργία ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων θα προκαλούσε απώλεια πίεσης, επιταχύνοντας περαιτέρω την κατάρρευση. Ως αποτέλεσμα, τα δύο τεμάχια σε τροχιά θα γίνουν τελικά τόσο πυκνά που θα μπορούσε να σχηματιστεί μια μαύρη τρύπα σε κάθε συστάδα. Το ζευγάρι των μαύρων οπών μπορεί στη συνέχεια να περιστραφεί το ένα το άλλο πριν συγχωνευτεί για να γίνει μια μεγάλη μαύρη τρύπα.
«Αυτό είναι ένα νέο εύρημα», λέει ο Reisswig. "Κανείς δεν έχει προβλέψει ποτέ ότι ένα μόνο αστέρι που καταρρέει θα μπορούσε να παράγει ένα ζευγάρι μαύρων οπών που στη συνέχεια συγχωνεύονται."
Αυτά τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Επιστολές φυσικής αναθεώρησης την εβδομάδα του Οκτωβρίου 11. Πηγή: άρθρο ειδήσεων Caltech από την Jessica Stoller-Conrad.
