Uuden tyyppinen musta aukko havaittu varhaisessa maailmankaikkeudessa

Supermassiivinen varhainen tähti

Varhaiset kaasu- ja pölypilvet ovat saattaneet romahtaa muodostaen valtavan yksittäisen tähden, josta tuli nopeasti supermassiivisen mustan aukon siemen. Tässä supertietokonesimulaatioon perustuvassa kuvassa kaasu virtaa pimeän aineen säikeitä pitkin. Ensimmäiset galaksit muodostuivat tällaisten filamenttien risteyksessä. (Kuvan luotto: Aaron Smith/TACC/UT-Austin)



Kirkas galaksi varhaisessa maailmankaikkeudessa sisältää todennäköisesti salaperäisen mustan aukon, joka oli aiemmin ollut olemassa vain teoriassa, uusi tutkimus ehdottaa.



Tämä todennäköinen 'suora romahtava' musta aukko voi auttaa selittämään, kuinka supermassiiviset mustat aukot-valoa syövät behemotit, jotka piilevät useimpien, ellei kaikkien galaksien sydämissä-saivat alkunsa, tutkijat sanoivat.

'Tämän [suoran romahduksen] prosessin erityispiirre on se, että se johtaa erittäin massiivisen' siemen 'mustan aukon muodostumiseen kerralla', tutkimuksen toinen kirjoittaja Avi Loeb, Harvardin yliopiston tähtitieteen osaston puheenjohtaja, kertoi demokratija.eu sähköpostitse. `` On vaikea tehdä niin jättimäinen musta aukko niin lyhyessä ajassa, jos ne alkavat pienimassoisista siemenistä. '' [ Kuvat: Universumin mustat reiät ]

Kuolema ahneuteen



Kun massiivinen tähti saavuttaa elinkaarensa, se voi romahtaa sisäänpäin muodostaen mustan aukon. Nämä tiheät esineet kasvavat sitten syöttämällä ympäröivää kaasua ja pölyä, mutta prosessi voi viedä aikaa.

Itse asiassa kestää todennäköisesti jonkin aikaa, ennen kuin tällaisesta pienestä siemenestä kasvaa supermassiivinen musta aukko, joka voi sisältää miljardeja kertoja enemmän massaa kuin aurinko, tutkijat sanovat. Tämä herättää palapelin: Mistä varhaisen maailmankaikkeuden supermassiiviset mustat aukot sitten tulivat?

Jotkut näistä hirviöistä olivat olemassa vain 750 miljoonaa vuotta maailmankaikkeuden luoneen alkuräjähdyksen jälkeen, Loeb sanoi. (Tiedemiehet tietävät tämän, koska he ovat havainneet kvasaareja - uskomattoman kirkkaat galaktiset ytimet, jotka saavat voimansa supermassiivisista mustista aukoista - tätä vuosikertaa.)



'On vaikea tehdä niin jättimäinen musta aukko niin lyhyessä ajassa, jos ne alkavat pienimassoisista siemenistä', Loeb sanoi.

Vuonna 2003 Loeb ja Volker Bromm Austinin Texasin yliopistosta (UT Austin)-myös uuden tutkimuksen mukana-kirjoittivat, että pöly- ja kaasupilvet olivat varhaisessa maailmankaikkeudessa niin kuumia, etteivät ne onnistuneet hajoamaan useiksi tuhansien tähtien palasia. Sen sijaan tällaiset pilvet luovat todennäköisesti vain yhden massiivisen tähden keskelle, noin miljoona kertaa suurempia kuin 'normaalit' tähdet, Loeb sanoi.

Tällaiset jättimäiset tähdet kuluttavat nopeasti kaiken lähellä olevan kaasun ja pölyn. Liiallinen syöminen johtaisi nopeaan kuolemaan; nämä tähdet kestäisivät vain muutaman miljoonan vuoden, ennen kuin ne romahtaisivat keskikokoisiksi mustiksi aukoiksi, jotka voisivat jatkaa ruokkimistaan, ja lopulta ne kasvaisivat galaksien keskipisteissä oleviksi jättiläisiksi.



Pysyäkseen näin supermuotona tämän prosessin ytimessä olevan kaasun on oltava lähes puhtaasti vetyä ja heliumia ilman raskaampia elementtejä jäähdyttämään sitä. Koska raskaita elementtejä tuotetaan tähtien sydämissä ja vapautetaan sitten supernovan aikana, tällaiset 'suoraan romahtavat mustat aukot' voivat muodostua vain varhaisessa maailmankaikkeudessa, tutkijat sanoivat. [Maailmankaikkeus: alkuräjähdys 10 helpossa vaiheessa]

Mutta tähän ajatukseen ei ollut paljon todisteita - tähän asti.

Ennustuksesta todellisuuteen

Viime vuonna tähtitieteilijät havaitsivat outon signaalin galaksista, joka tunnetaan nimellä CR7, joka on yksi varhaisuniversumin kirkkaimmista kohteista. Vaikka galaksissa oli merkkejä yli 180 000 asteen lämpötiloista (100 000 celsiusastetta) ja allekirjoituksia heliumatomeista, jotka saivat ja menettävät elektroneja - prosessi, joka tunnetaan ionisaationa -, ei ollut merkkejä muista elementeistä.

'Tämä tekee löytämästämme galaksista todella ainutlaatuisen ja merkitsee kaikki laatikot ennusteille sekä ensimmäisen sukupolven tähdille että suoralta romahtavalle mustalle aukolle', David Sobral, astrofysiikan tutkija Lissabonin yliopistossa Portugalissa, kertoi Space-ryhmälle. com.

Sobral johti tähtitieteilijäryhmää, joka havaitsi epäsäännöllisyydet CR7: ssä viime vuonna ja muissa vastaavissa galakseissa viime aikoina. He väittivät paperissaan, että vaikka CR7 voisi sisältää mustan aukon, joka romahtaa suoraan, epätavallinen signaali suosii maailmankaikkeuden ensimmäisten tähtien ryhmää.

'' Siitä huolimatta todellinen materiaali-koskematon kaasu-joko ensimmäisen sukupolven tähtien tai suoraan romahtavan mustan aukon tekemiseen on olennaisesti sama, ja on äärimmäisen jännittävää alkaa vihdoin esittää todellisia fyysisiä kysymyksiä hyvin varhaisten galaksien luonteesta, Sobral sanoi. 'Tämä menee paljon pidemmälle kuin perinteinen lähestymistapa yksinkertaisesti laskea kaukaisia ​​galakseja.'

Sobral ja muut tutkijat tarkkailevat edelleen CR7 -laitetta, kuten NASAn Hubble -avaruusteleskooppi ja Chilen Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Mutta muut tutkimusryhmät tutkivat galaksin alkuperää ja kehitystä tietokonemallinnuksen ja muun työn avulla.

mustan aukon hiukkasia karkaamassa

Fabio Pacucci, tohtori opiskelija Scuola Normale Superioressa Italiassa, oli osa yhtä tällaista tiimiä, jonka tutkimus väitti mustan aukon teorian paperissa viime vuonna. Mutta nämä tutkijoiden havainnot CR7: stä eivät olleet lopullisia.

'Valitettavasti emme näe mitään röntgensäteilyä tästä lähteestä, joka olisi tupakoiva ase sanoakseen, että se on musta aukko', Pacucci sanoi.

Siellä Loeb ja Volker tulevat sisään. He ovat toisen tutkimusryhmän jäseniä, jota johtaa Aaron Smith UT Austinista ja joka pyrki ratkaisemaan mysteerin.

Smith ja hänen kollegansa kehittivät Smithin kutsuman 'uuden koodin' simuloimaan sekä mustan aukon että ensimmäisen tähden skenaarioita UT Austinin supertietokoneella. Tähtiskenaario epäonnistui näyttävästi, Smith sanoi lausunnossaan , kun taas suora romahdusmalli pysyi.

'Todisteet [mustasta aukosta] ovat ratkaisevia', Loeb kertoi demokratija.euille.

Ennustettuaan romahtavien mustien aukkojen olemassaolon yli kymmenen vuotta sitten, Loeb on innoissaan nähdessään havaintojen vahvistavan ne.

'Tuntuu hyvältä keksiä idea siitä, miten luonto voisi toimia, mutta on innostavaa huomata, että luonto todella käyttäytyy niin kuin luulit', Loeb sanoi. '' Kokemus on yhtä palkitsevaa kuin rakkauden saaminen takaisin rakastamaltasi henkilöltä. ''

Smith ja hänen kollegansa julkaisivat tulokset viime viikolla Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -lehdessä.

Seuraa Nola Taylor Reddiä Twitterissä @NolaTRedd tai Google+ . Seuraa meitä osoitteessa @Spacedotcom , Facebook tai Google+ . Alunperin julkaistu demokratija.eu .