Este unul dintre puzzle-urile cosmologiei și evoluției stelare: cum au ajuns găurile negre supermasive ... bine, supermasiva ...în Universul timpuriu, când aparent nu a trecut încă suficient timp pentru ca ei să-și acumuleze masa doar prin procese constante de acreție? Este nevoie de ceva timp pentru a mânca până la un miliard de mase solare în valoare, chiar și cu un apetit sănătos și mult la îndemâna gravitațională. Dar, totuși, există: găurile negre ale monștrilor sunt comune în unele dintre cele mai îndepărtate galaxii, desfășurându-și creșterea precoce chiar dacă Universul tocmai își sărbătorește un miliardime de naștere.
Acum, descoperirile recente ale cercetătorilor de la Caltech sugerează că aceste SMB-uri antice s-au format prin moartea anumitor tipuri de stele gigant primordiale, dinozauri stelari exotici care au crescut mari și au murit tineri. În timpul prăbușirii lor violente nu doar unul, ci Două se formează găuri negre, fiecare adunând propria masă înainte de a se combina în cele din urmă într-un singur monstru supermassiv.
Urmăriți o simulare și aflați mai multe despre cum se întâmplă acest lucru mai jos:
Dintr-un articol de știri din Caltech de Jessica Stoller-Conrad:
Pentru a investiga originile tinerilor găuri negre supermasive, Christian Reisswig, NASA Einstein Postdoctoral Fellow în Astrofizică la Caltech și Christian Ott, profesor asistent de astrofizică teoretică, s-au îndreptat către un model care implică stele supermasive. Se presupune că aceste stele uriașe, destul de exotice, au existat de puțin timp în Universul timpuriu.
Citește mai mult: Cum găurile negre devin super masive?
Spre deosebire de stelele obișnuite, stelele supermasive sunt stabilizate împotriva gravitației, în mare parte prin propria lor radiație fotonică. Într-o stea foarte masivă, radiația fotonilor - fluxul exterior al fotonilor care este generat din cauza temperaturilor interioare foarte mari ale stelei - împinge gazul stelei spre exterior, în opoziție cu forța gravitațională care atrage gazul înapoi.
În timpul vieții sale, o stea supermasivă se răcește lent datorită pierderilor de energie prin emisia de radiații fotonice. Pe măsură ce steaua se răcește, devine mai compactă, iar densitatea centrală crește lent. Acest proces durează câteva milioane de ani până când steaua a atins o compactitate suficientă pentru ca instabilitatea gravitațională să se instaleze și pentru ca steaua să înceapă să se prăbușească gravitațional.
Studiile anterioare au prezis că atunci când stelele supermasive se prăbușesc, acestea mențin o formă sferică care, eventual, se aplatizează din cauza rotației rapide. Această formă se numește configurație aximetrică. Incorporând faptul că stelele care se învârtesc foarte rapid sunt predispuse la perturbații minuscule, Reisswig și colegii săi au prezis că aceste perturbații ar putea determina stelele să se abată de lanon-forme asimetrice în timpul prăbușirii. Astfel de perturbații inițial minuscule ar crește rapid, determinând în final gazul din stea în colaps să se aglomereze și să formeze fragmente de densitate ridicată.
„Creșterea găurilor negre la solzi supermasive din universul tânăr pare posibilă numai dacă masa„ sămânță ”a obiectului care se prăbușea era deja suficient de mare.”
- Christian Reisswig, NASA Einstein Postdoctoral Fellow la Caltech
Aceste fragmente ar orbita centrul stelei și vor deveni din ce în ce mai dense pe măsură ce ridicau materia în timpul prăbușirii; acestea ar crește, de asemenea, temperatura. Și apoi, Reisswig spune, „un efect interesant începe.” La temperaturi suficient de ridicate, ar exista suficientă energie disponibilă pentru a potrivi electronii și antiparticulele lor, sau pozitronii, în ceea ce este cunoscut sub numele de perechi electron-pozitron. Crearea perechilor de electroni-pozitroni ar provoca o pierdere de presiune, accelerând în continuare colapsul; ca urmare, cele două fragmente orbitante ar deveni în cele din urmă atât de dense încât s-ar putea forma o gaură neagră la fiecare aglomerație. Perechea de găuri negre ar putea apoi să se rotească în jurul celeilalte înainte de a se contopi pentru a deveni o gaură mare neagră.
„Aceasta este o nouă constatare”, spune Reisswig. „Nimeni nu a prezis vreodată că o singură stea care se prăbușește ar putea produce o pereche de găuri negre care apoi se contopesc.”
Aceste descoperiri au fost publicate în Scrisori de revizuire fizică săptămâna din 11 octombrie. Sursa: Articolul de știri Caltech de Jessica Stoller-Conrad.
