Kā supermasīvie melnie caurumi kļuva tik lieli tik ātri?

NASA

Šajā ilustrācijā ir attēlota matērijas iekrišana supermasīvā melnajā caurumā, radot materiāla strūklas, kas pārvietojas gandrīz ar gaismas ātrumu. (Attēla kredīts: NASA/Goddard Space)





Pētnieki saka, ka jaundzimušo Visumā melnie caurumi var izaugt neticami strauji, iespējams, palīdzot izskaidrot, kāpēc tie parādās tik agri kosmiskajā vēsturē.

Melnajiem caurumiem ir tik spēcīgs gravitācijas spēks, ka pat gaisma nevar izkļūt no sajūga. Parasti tiek uzskatīts, ka tie veidojas pēc tam, kad milzīgas zvaigznes mirst milzīgos sprādzienos, kas pazīstami kā supernovas, kas sasmalcina atlikušos kodolus neticami blīvos objektos.

Lielākie melnie caurumi miljoniem līdz miljardiem reižu pārsniedz Saules masu lielākās, ja ne visu, galaktiku centrā. Šādi briesmīgi lieli melnie caurumi pastāv jau kopš Visuma pirmsākumiem, apmēram 800 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena. Tomēr paliek noslēpums, kā šie milži varēja izaugt tik lieli salīdzinoši īsā laikā, kad viņiem bija jāveidojas. [ Attēli: Visuma melnie caurumi ]



Mūsdienu melnajos caurumos funkcijas, ko sauc par uzkrāšanās diskiem, ierobežo izaugsmes ātrumu. Pētnieki saka, ka šie gāzes un putekļu diski, kas pārvēršas melnajos caurumos, var novērst melno caurumu strauju augšanu divos dažādos veidos. Pirmkārt, matērijai uzkrāšanās diskā tuvojoties melnajam caurumam, rodas sastrēgumi, kas palēnina jebkāda cita materiāla nokrišanu. Otrkārt, matērijai saduroties šajos sastrēgumos, tā uzsilst, radot enerģētisku starojumu, kas aizvada gāzi un putekļus no melnā cauruma.

'Melnie caurumi aktīvi neiesūcas matērijā - tie nav kā putekļsūcēji,' sacīja vadošais pētījuma autors Tals Aleksandrs, astrofiziķis no Veizmana Zinātņu institūta Rehovotā, Izraēlā.

'Zvaigzne vai gāzes plūsma var atrasties stabilā orbītā ap melno caurumu, tieši tā, kā Zeme griežas ap sauli, tajā neiekrītot,' sacīja Aleksandrs guesswhozoo.com. 'Patiesībā ir diezgan grūti izdomāt efektīvus veidus, kā pietiekami ātri ievadīt gāzi melnajā caurumā, kas var izraisīt strauju izaugsmi.'



Iespējams, ka Aleksandrs un viņa kolēģis Priyamvada Natarajan ir atraduši veidu, kā agrīnie melnie caurumi varētu izaugt līdz supermasīvām proporcijām - daļēji, darbojoties bez uzkrāšanās disku ierobežojumiem. Pāris sīki izklāstīja savus atklājumus tiešsaistē šodien (7. augustā) žurnālā Science.

Zinātnieki sāka ar melnā cauruma modeli, kas desmit reizes pārsniedz Saules masu un bija iestrādāts tūkstošiem zvaigžņu. Viņi baroja simulēto melno caurumu nepārtrauktas blīvas, aukstas, necaurspīdīgas gāzes plūsmas.

'Agrīnais Visums bija daudz mazāks un līdz ar to vidēji blīvāks nekā šodien,' sacīja Aleksandrs.



Šī aukstā, blīvā gāze būtu aizēnojusi ievērojamu enerģētiskā starojuma daudzumu, ko izdalījusi matērija, iekrītot melnajā caurumā. Turklāt daudzo zvaigžņu pievilkšanās spējas ap melno caurumu “liek tai nejauši zigzagā, un šī neparastā kustība novērš lēni iztukšojoša akrecijas diska veidošanos,” sacīja Aleksandrs. Tas nozīmē, ka matērija iekrīt melnajā caurumā no visām pusēm, nevis tiek piespiesta diskā ap melno caurumu, no kura tā iegriezīsies daudz lēnāk.

“Supraeksponenciālais pieaugums”, kas novērots modeļa melnajā caurumā, liecina, ka melnais caurums, kas 10 reizes pārsniedz Saules masu, varētu būt pieaudzis līdz vairāk nekā 10 miljardiem reižu vairāk nekā Saule tikai 1 miljardu gadu pēc Lielā sprādziena, pētnieki teica.

'Šis teorētiskais rezultāts parāda ticamu ceļu tās veidošanai supermasīvi melnie caurumi ļoti drīz pēc Lielā sprādziena, ”sacīja Aleksandrs.

Turpmākajos pētījumos varētu pārbaudīt, vai arī mūsdienās varētu notikt supraeksponenciāls melno caurumu pieaugums. Lielā blīvuma un lielas masas aukstuma plūsmas, kas redzamas senajā Visumā, īsu laiku var pastāvēt nestabilās, blīvās, zvaigznes veidojošās kopās vai blīvos akrecijas diskos ap jau esošiem supermasīviem melnajiem caurumiem, ”sacīja Aleksandrs.

Jūs varat izlasīt jaunā pētījuma kopsavilkumu šeit .

Seko mums @Spacedotcom , Facebook vai Google+ . Sākotnēji publicēts guesswhozoo.com.