Există o gaură neagră super-masivă în centrul aproape oricărei galaxii din Univers. Cum au ajuns acolo? Care este relația dintre aceste găuri negre monstru și galaxiile care le înconjoară?
De fiecare dată când astronomii privesc mai departe în Univers, descoperă noi mistere. Aceste mistere necesită toate instrumentele și tehnicile noi pentru a le înțelege. Aceste mistere duc la mai multe mistere. Ceea ce spun eu este că misterul țestoaselor este până la capăt.
Una dintre cele mai fascinante este descoperirea cvasarelor, înțelegerea a ceea ce sunt și dezvăluirea unui mister și mai profund, de unde provin?
Ca întotdeauna, înaintez eu, așa că mai întâi, să revenim și să vorbim despre descoperirea cvasarelor.
În anii '50, astronomii au scanat cerul folosind telescoape radio și au găsit o clasă de obiecte bizare în Universul îndepărtat. Erau foarte strălucitori și incredibil de departe; la sute de milioane sau chiar miliarde de ani-lumină distanță. Primele au fost descoperite în spectrul radio, dar de-a lungul timpului, astronomii au descoperit și mai mult în flăcări spectrul vizibil.
Astronomul Hong-Yee Chiu a inventat termenul „quasar”, care reprezenta un obiect cvasi-stelar. Erau ca niște stele, strălucind dintr-o singură sursă punctuală, dar în mod clar nu erau stele, care ardeau cu mai multă radiație decât o întreagă galaxie.
De-a lungul deceniilor, astronomii au încurcat natura cvasarelor, aflând că sunt de fapt găuri negre, hrănind activ și distrugând radiațiile, vizibile miliarde de ani-lumină.
Dar nu erau găurile stelare de masă neagră, despre care se știa că provin din moartea unor stele uriașe. Acestea erau găuri negre super-masive, cu milioane sau chiar miliarde de ori masa Soarelui.
Încă din anii ’70, astronomii au considerat posibilitatea existenței acestor găuri negre supermasive în inima multor alte galaxii, chiar a Căii Lactee.
În 1974, astronomii au descoperit o sursă radio în centrul Căii Lactee care emite radiații. Acesta a fost intitulat Săgetătorul A *, cu un asterisc care este „excitant”, bine, în perspectiva „atomilor excitați”.
Aceasta s-ar potrivi cu emisiile unei găuri negre supermasive care nu se hrănea activ cu materiale. Propria noastră galaxie ar fi putut fi un quasar în trecut sau în viitor, dar chiar acum, gaura neagră era în mare parte tăcută, în afară de această radiație subtilă.
Astronomii trebuiau să fie siguri, așa că au efectuat un sondaj detaliat asupra centrului Calea Lactee din spectrul infraroșu, care le-a permis să vadă prin gazul și praful care obscurează miezul în lumină vizibilă.
Au descoperit un grup de stele care orbitează pe Săgetătorul A-Star, ca niște comete care orbitează pe Soare. Doar o gaură neagră cu milioane de ori masa Soarelui ar putea oferi genul de ancoră gravitațională pentru a bici aceste stele în jurul unor orbite atât de bizare.
Studiile ulterioare au descoperit o gaură neagră super-masivă în inima galaxiei Andromeda, de fapt, se pare că acești monștri ar fi în centrul aproape oricărei galaxii din Univers.
Dar cum s-au format? De unde au venit? Galaxia s-a format mai întâi și a făcut ca gaura neagră să se formeze la mijloc sau s-a format gaura neagră și să construiască o galaxie în jurul lor?
Până de curând, acesta era de fapt încă unul dintre marile mistere nesoluționate din astronomie. Acestea fiind spuse, astronomii au făcut o mulțime de cercetări, folosind observatorii din ce în ce mai sensibile, și-au elaborat teoriile, iar acum adună dovezi care să ajute la fundul acestui mister.
Astronomii au dezvoltat două modele pentru modul în care s-a reunit structura pe scară largă a Universului: de sus în jos și de jos în sus.
În modelul de sus în jos, un întreg supercluster galactic s-a format dintr-o dată dintr-un nor imens de hidrogen primordial rămas din Big Bang. Valoarea de stele a unui supercluster.
Pe măsură ce norul se reunea, acesta se răsuci, scoțând spirale mai mici și galaxii pitice. Acestea s-ar fi putut combina ulterior pentru a forma structura mai complexă pe care o vedem astăzi. Gurile negre supermasive s-ar fi format ca miezuri dense ale acestor galaxii pe măsură ce s-au reunit.
Dacă doriți să vă înconjurați acest lucru, gândiți-vă la creșa stelară care a format Soarele nostru și o grămadă de alte stele. Imaginează-ți un singur nor de gaz și praf formând mai multe sisteme de stele în el. În timp, stelele s-au maturizat și s-au abătut unele de altele.
Aceasta este de jos în jos. Un mare eveniment care duce la structura pe care o vedem astăzi.
În modelul de jos în sus, buzunarele de gaz și praf s-au adunat împreună în mase mai mari și mai mari, formând în cele din urmă galaxii pitice, și chiar clusterele și supercluzele pe care le vedem astăzi. Gurile negre supermasive din inima galaxiilor au fost create din coliziuni și fuziuni între găurile negre de pe eoni.
De fapt, acesta este de fapt modul în care astronomii cred că s-au format planetele din Sistemul Solar. Prin bucăți de praf atrăgându-se unul pe altul în boabe mai mari și mai mari, până când obiectele de dimensiuni ale planetei s-au format de-a lungul a milioane de ani.
În jos, părți mici care se reunesc.
La scurt timp după Big Bang, întregul Univers a fost incredibil de dens. Dar nu era aceeași densitate peste tot. Micile fluctuații cuantice ale densității la început au evoluat pe parcursul a miliarde de ani de expansiune în supercluzele galactice pe care le vedem astăzi.
Vreau să mă opresc și să las acest lucru să se scufunde în creierul tău pentru o secundă. Au existat variații microscopice ale densității în Universul timpuriu. Și aceste variații au devenit structurile de sute de milioane de ani-lumină pe care le vedem astăzi.
Imaginează-ți cele două forțe în joc în timp ce expansiunea Universului s-a întâmplat. Pe de o parte, aveți gravitatea reciprocă a particulelor care se unesc între ele. Pe de altă parte, aveți extinderea Universului care separă particulele una de alta. Mărimea galaxiilor, grupărilor și supercluzelor a fost decisă prin punctul de echilibru al acestor forțe opuse.
Dacă s-au reunit bucăți mici, atunci veți obține acea formație de jos. Dacă s-au reunit bucăți mari, veți obține acea formație de sus în jos.
Când astronomii privesc Universul la cele mai mari scări, ei observă ciorchini și supercluzori cât pot vedea - ceea ce susține modelul de sus în jos.
Pe de altă parte, observațiile arată că primele stele s-au format la doar câteva sute de milioane de ani după Big Bang, care susține de jos în sus.
Deci răspunsul este ambele?
Nu, cele mai moderne observații dau marginea proceselor de jos în sus.
Cheia este că gravitația se mișcă cu viteza luminii, ceea ce înseamnă că interacțiunile gravitaționale dintre particulele care se răspândesc una de cealaltă sunt necesare pentru a fi în pas, mergând cu viteza luminii.
Cu alte cuvinte, nu ați obține materialul unui supercluster care să se adune, doar o valoare a unei stele. Dar aceste prime stele au fost făcute din hidrogen pur și heliu și ar putea crește mult mai masiv decât stelele pe care le avem astăzi. Ei ar trăi rapid și ar muri în explozii de supernove, creând găuri negre mult mai masive decât noi astăzi.
Primele protogalaxii s-au reunit, colectând aceste prime găuri negre monstru și stelele masive din jurul lor. Și apoi, peste milioane și miliarde de ani, aceste găuri negre s-au contopit din nou și din nou, acumulând milioane și chiar miliarde de ori masa Soarelui. Așa am obținut galaxiile moderne pe care le vedem astăzi.
A existat o observație recentă care susține această concluzie. La începutul acestui an, astronomii au anunțat descoperirea unor găuri negre supermasive în centrul galaxiilor relativ mici. În propria noastră Calea Lactee, gaura neagră supermasivă este de 4,1 milioane de ori mai mare decât Soarele, dar reprezintă doar 0,01% din masa totală a galaxiei.
Dar astronomii de la Universitatea din Utah au găsit două galaxii ultra compacte cu găuri negre de 4,4 milioane, respectiv 5,8 milioane de ori mai mult decât masa Soarelui. Și totuși, găurile negre reprezintă 13 și 18 la sută din masa galaxiilor gazdă.
Gândirea este că aceste galaxii au fost odată normale, dar s-au ciocnit cu alte galaxii mai devreme în istoria Universului, au fost dezbrăcate de stelele lor și apoi au fost scuipate pentru a cutreiera cosmosul.
Sunt victimele acelor evenimente de fuziune timpurie, dovezi ale carnavalului care s-a întâmplat în Universul timpuriu când fuziunile au avut loc.
Vorbim mereu despre misterele nesoluționate din Univers, dar acesta este unul pe care astronomii încep să-l creeze.
Pare cel mai probabil că structura Universului pe care o vedem astăzi s-a format de jos în sus. Primele stele s-au reunit în protogalaxii, murind ca supernove pentru a forma primele găuri negre. Structura Universului pe care o vedem astăzi este rezultatul final al miliardelor de ani de formare și distrugere. Odată cu găurile superbe negre care se reunesc de-a lungul timpului.
Odată ce telescoapele ca James Webb vor funcționa, ar trebui să putem vedea aceste piese care se reunesc, chiar la marginea Universului observabil.
Podcast (audio): descărcare (durata: 11:06 - 3.8MB)
Abonare: Podcast-uri Apple | Android | RSS
Podcast (video): descărcare (durata: 11:06 - 143.0MB)
Abonare: Podcast-uri Apple | Android | RSS
