Cum au fost formate primele găuri negre supermasive ale Universului? Un nou model de evoluție a galaxiilor și a găurilor negre arată că coliziunile arată că galaxiile care se ciocnesc au generat probabil găuri negre care s-au format acum aproximativ 13 miliarde de ani. Descoperirea completează un capitol lipsă din istoria timpurie a universului nostru și ar putea ajuta la scrierea capitolului următor - în care oamenii de știință înțeleg mai bine modul în care gravitația și materia întunecată au format universul așa cum îl știm.
După descoperirea recentă a faptului că galaxiile s-au format mult mai devreme în istoria Universului decât s-a crezut anterior, Stelios Kazantzidis de la Universitatea de Stat din Ohio și echipa sa au creat noi simulări pe computer care arată că primele găuri negre super-masive au fost probabil născute atunci când acele galaxii timpurii s-au ciocnit. și s-au contopit. Acest lucru s-a întâmplat probabil în primele câteva miliarde de ani după Big Bang.
„Rezultatele noastre adaugă o nouă etapă importantă la realizarea modului în care se formează structura în univers”, a spus Kazantzidis.
Anterior, astronomii au crezut că galaxiile au evoluat ierarhic, unde gravitația a atras mai întâi bucăți mici de materie, iar acele biți mici s-au reunit treptat pentru a forma structuri mai mari.
Însă noile modele transformă acea noțiune în cap.
„Împreună cu aceste alte descoperiri, rezultatul nostru arată că structuri mari - atât galaxii cât și gauri negre masive - se construiesc rapid în istoria universului”, a spus el. „În mod uimitor, acest lucru este contrar formării structurilor ierarhice. Paradoxul este rezolvat odată ce cineva își dă seama că materia întunecată crește ierarhic, dar materia obișnuită nu. Materia normală care formează galaxii vizibile și găuri negre super-masive se prăbușește mai eficient, iar acest lucru a fost valabil și atunci când universul era foarte tânăr, dând naștere la formarea anti-ierarhică de galaxii și găuri negre. "
Așadar, asta înseamnă că galaxiile mari și găurile negre super-masive se reunesc repede, iar bucăți mai mici ca propria noastră galaxie Calea Lactee - și gaura negru relativ mică din centrul ei - se formează mai lent. Galantii care au format primele găuri negre super-masive sunt încă în jur, a spus Kazantzidis.
Noile simulări făcute pe supercomputere au reușit să rezolve funcții de 100 de ori mai mici și au dezvăluit detalii în inima galaxiilor contopite la o scară mai mică de un an lumină.
Din această cauză, astronomii au putut vedea două lucruri: În primul rând, gazul și praful din centrul galaxiilor se condensau pentru a forma un disc nuclear strâns. Apoi discul a devenit instabil, iar gazul și praful s-au contractat din nou, pentru a forma un nor și mai dens, care în cele din urmă a generat o gaură neagră super-masivă.
Implicațiile pentru cosmologie sunt de anvergură, a spus Kazantzidis.
„De exemplu, ideea standard - faptul că proprietățile unei galaxii și masa găului său negru central sunt legate deoarece cele două cresc în paralel - va trebui revizuită. În modelul nostru, gaura neagră crește mult mai repede decât galaxia. Deci s-ar putea ca gaura neagră să nu fie deloc reglată de creșterea galaxiei. S-ar putea ca galaxia să fie reglementată de creșterea găurii negre. ”
Acest nou model ar putea ajuta, de asemenea, astronomii care sunt în căutarea cerului pentru dovezi directe ale teoriei relativității generale a lui Einstein: undele gravitaționale.
Conform relativității generale, orice fuziune a galaxiei antice ar fi creat valuri gravitaționale masive - ondulări în continuul spațiu-timp - rămășițele care ar trebui să fie vizibile și astăzi.
Noile detectoare de unde gravitaționale, cum ar fi antena spațială cu interferometru laser a NASA, au fost proiectate pentru a detecta aceste unde direct și pentru a deschide o nouă fereastră către fenomene astrofizice și fizice care nu pot fi studiate în alte moduri.
Oamenii de știință vor trebui să știe cum se formează găuri negre super-masive în universul timpuriu și cum sunt distribuite astăzi în spațiu pentru a interpreta rezultatele acestor experimente. Noile simulări de calculator ar trebui să ofere un indiciu.
Vedeți acest link pentru videoclipuri cu modelele de coliziuni ale galaxiei.
Sursa: Ohio State University
