Как свръхмасивните черни дупки растат толкова бързо?
Черните дупки в ранната Вселена съставляват дребен проблем. Въз основа на наблюденията от телескопи на Земята и в космоса знаем, че някои черни дупки са израснали до маса, милиард пъти по-голяма от масата на Слънцето, единствено един милиард години след Големия гърмеж. Сегашните ни модели за растежа на черните дупки обаче не могат да обяснят тази скорост на напредък. И по този начин, по какъв начин са се появили тези свръхмасивни черни дупки?
Това е проблем, който от дълго време изтезава астрономите. Сегашното ни схващане допуска, че в този времеви интервал единствено така наречен черни дупки със междинна маса, чиято маса е до 100 000 пъти по-голяма от масата на нашето Слънце, би трябвало да са могли да порастват. И макар че са препоръчани няколко теории за този бърз напредък на ранните черни дупки, отговорът остава неосезаем.
Това към момента е голям проблем в астрофизиката - споделя доктор Джон Реган, астрофизик от Дъблинския университет, Ирландия.
Черните дупки се образуват, откакто солидна звезда изчерпи горивото си, от време на време вследствие на свръхнова, а различен път - без свръхнова, което се назовава сюжет на пряк колапс. След като звездата към този момент няма гориво за изгаряне, тя не може да поддържа масата си и се срутва. Ако масата на звездата е била задоволително огромна, тя ще се срине в обект с голямо гравитационно привличане, от който нищо, даже светлината, не може да избяга - черна дупка.
Тъй като черната дупка последователно притегля от ден на ден и повече прахуляк и газ наоколо, тя може да усили размерите си, като най-после доближи гигантските размери на свръхмасивна черна дупка, като първата, снимана в миналото през април 2019 година Сега учените изследват дали свръхмасивните черни дупки може да са се образували от свръхмасивни звезди, които са се сринали, с цел да образуват огромни " семенни " черни дупки, давайки им преднина в растежа.
Д-р Реган координира план, наименуван SmartStars, в който се употребява един от най-мощните суперкомпютри в Ирландия - ICHEC, с цел да се моделира по какъв начин свръхмасивните звезди могат да обезпечат семената на свръхмасивните черни дупки. Екипът искаше да ревизира дали тези звезди могат да обяснят бързия напредък на свръхмасивните черни дупки, които през днешния ден виждаме в центъра на съвсем всички галактики.
Установено е, че такива звезди биха могли да набъбнат до 250 000 пъти над масата на Слънцето в границите на 200 милиона години след Големия гърмеж, което е доста трогателен резултат. Дори суперкомпютрите обаче имат своите ограничавания. Изследователите са съумели да моделират бъдещето на такива звезди единствено за един милион години, само че моделирането би трябвало да обхване 800 милиона години, с цел да се види дали тези звезди в действителност могат да бъдат семената на свръхмасивни черни дупки.
Това е в действителност отлична насочна точка - сподели доктор Реган. " Със идващото потомство суперкомпютри ще можем да създадем тези симулации все по-напреднали.
Други теории за това по какъв начин тези черни дупки са се разраснали толкоз бързо са, че дребна част от черните дупки са се разраснали с невероятна скорост или че по-малки черни дупки са се слели дружно, с цел да се трансфорат в свръхмасивна черна дупка.
Д-р Мохамед Латиф, астрофизик в Университета на Обединените арабски емирства в Абу Даби, е склонен с доктор Реган, че моделът на свръхмасивната звезда остава най-хубавата ни доктрина сега. Д-р Латиф е основен откривател на плана FIRSTBHs, който, сходно на SmartStars, изследва правдоподобността на модела на свръхмасивната звезда, като употребява симулации на суперкомпютър във Франция.
" Това е все едно да отидеш в детската градина и да намериш дете, високо два метра ".
Неговият план, сбъднат в CNRS във Франция, сподели, че свръхмасивните звезди могат да основат семенни черни дупки с маса стотици хиляди пъти по-голяма от масата на нашето Слънце. Установихме, че този способ е кардинално изпълним - сподели доктор Латиф, като изясни, че тези първични черни дупки-семена са задоволително огромни, с цел да обяснят растежа на свръхмасивни черни дупки с маса от милиард слънчеви маси за дребен интервал от време.
За да се образуват тези черни дупки обаче, е належащо изискванията в ранната Вселена да са били подобаващи. Големи количества материал, формиран от водород и хелий, биха били нужни, с цел да се образуват задоволително солидни черни дупки-семена, с цел да се получат свръхмасивни черни дупки, което наподобява е било допустимо.
Но други неизяснени фактори значат, че този въпрос към момента е отворен. Например, черните дупки би трябвало да притеглят материя със скорост от най-малко 0,1 слънчеви маси годишно, а към този момент не е ясно дали това е допустимо.
Няколко обсерватории към този момент ни разрешават да изследваме черните дупки в ранната Вселена с огромни детайлности. През октомври 2019 година астрономите оповестиха, че са употребявали Голямата милиметрова/субмилиметрова решетка на Атакама (ALMA) в Чили, с цел да открият компактен пръстен от прахуляк и газ към свръхмасивна черна дупка в далечна вселена. Смята се, че този пръстен с два газови потока, въртящи се в противоположни направления, би могъл да зарежда свръхмасивната черна дупка с задоволително материал, с цел да я накара да пораства бързо.
Преди това, през август 2019 година, рентгеновата обсерватория " Чандра " на НАСА съумя да забележи по този начин наречената " прикрита " черна дупка, която пораства бързо, когато Вселената е била единствено на 6% от сегашната си възраст. Гъст облак от газ скрива черната дупка и произлизащия от нея квазар - ярка област от прегрята материя, която я заобикаля, само че Чандра съумя да я забележи, като видя рентгеновите лъчи да излизат от облака.
Въпреки това евентуално ще са нужни бъдещи телескопи, с цел да се изучи още по-подробно бързият напредък на свръхмасивните черни дупки. Например, макар че можем да предскажем съществуването на черни дупки-семена, към момента не можем да ги забележим. Предстоящият галактически телескоп на НАСА James Webb Space Telescope (JWST), който би трябвало да бъде изстрелян през 2021 година, може да бъде в положение да забележи някои от неоткритите семенни черни дупки.
Междувременно усъвършенстваният телескоп за високоенергийна астрофизика (ATHENA) на Европейската галактическа организация, който ще бъде изстрелян през 2031 година, би трябвало да ни даде още по-добра визия за това по какъв начин пораждат свръхмасивните черни дупки.
Хората са много обнадеждени, че с задачата ATHENA ще получим много по-добра картина - споделя доктор Латиф. И може би скоро най-сетне ще разберем по какъв начин тези големи обекти са станали толкоз огромни за толкоз къс интервал от време.
Това е проблем, който от дълго време изтезава астрономите. Сегашното ни схващане допуска, че в този времеви интервал единствено така наречен черни дупки със междинна маса, чиято маса е до 100 000 пъти по-голяма от масата на нашето Слънце, би трябвало да са могли да порастват. И макар че са препоръчани няколко теории за този бърз напредък на ранните черни дупки, отговорът остава неосезаем.
Това към момента е голям проблем в астрофизиката - споделя доктор Джон Реган, астрофизик от Дъблинския университет, Ирландия.
Черните дупки се образуват, откакто солидна звезда изчерпи горивото си, от време на време вследствие на свръхнова, а различен път - без свръхнова, което се назовава сюжет на пряк колапс. След като звездата към този момент няма гориво за изгаряне, тя не може да поддържа масата си и се срутва. Ако масата на звездата е била задоволително огромна, тя ще се срине в обект с голямо гравитационно привличане, от който нищо, даже светлината, не може да избяга - черна дупка.
Тъй като черната дупка последователно притегля от ден на ден и повече прахуляк и газ наоколо, тя може да усили размерите си, като най-после доближи гигантските размери на свръхмасивна черна дупка, като първата, снимана в миналото през април 2019 година Сега учените изследват дали свръхмасивните черни дупки може да са се образували от свръхмасивни звезди, които са се сринали, с цел да образуват огромни " семенни " черни дупки, давайки им преднина в растежа.
Д-р Реган координира план, наименуван SmartStars, в който се употребява един от най-мощните суперкомпютри в Ирландия - ICHEC, с цел да се моделира по какъв начин свръхмасивните звезди могат да обезпечат семената на свръхмасивните черни дупки. Екипът искаше да ревизира дали тези звезди могат да обяснят бързия напредък на свръхмасивните черни дупки, които през днешния ден виждаме в центъра на съвсем всички галактики.
Установено е, че такива звезди биха могли да набъбнат до 250 000 пъти над масата на Слънцето в границите на 200 милиона години след Големия гърмеж, което е доста трогателен резултат. Дори суперкомпютрите обаче имат своите ограничавания. Изследователите са съумели да моделират бъдещето на такива звезди единствено за един милион години, само че моделирането би трябвало да обхване 800 милиона години, с цел да се види дали тези звезди в действителност могат да бъдат семената на свръхмасивни черни дупки.
Това е в действителност отлична насочна точка - сподели доктор Реган. " Със идващото потомство суперкомпютри ще можем да създадем тези симулации все по-напреднали.
Други теории за това по какъв начин тези черни дупки са се разраснали толкоз бързо са, че дребна част от черните дупки са се разраснали с невероятна скорост или че по-малки черни дупки са се слели дружно, с цел да се трансфорат в свръхмасивна черна дупка.
Д-р Мохамед Латиф, астрофизик в Университета на Обединените арабски емирства в Абу Даби, е склонен с доктор Реган, че моделът на свръхмасивната звезда остава най-хубавата ни доктрина сега. Д-р Латиф е основен откривател на плана FIRSTBHs, който, сходно на SmartStars, изследва правдоподобността на модела на свръхмасивната звезда, като употребява симулации на суперкомпютър във Франция.
" Това е все едно да отидеш в детската градина и да намериш дете, високо два метра ".
Неговият план, сбъднат в CNRS във Франция, сподели, че свръхмасивните звезди могат да основат семенни черни дупки с маса стотици хиляди пъти по-голяма от масата на нашето Слънце. Установихме, че този способ е кардинално изпълним - сподели доктор Латиф, като изясни, че тези първични черни дупки-семена са задоволително огромни, с цел да обяснят растежа на свръхмасивни черни дупки с маса от милиард слънчеви маси за дребен интервал от време.
За да се образуват тези черни дупки обаче, е належащо изискванията в ранната Вселена да са били подобаващи. Големи количества материал, формиран от водород и хелий, биха били нужни, с цел да се образуват задоволително солидни черни дупки-семена, с цел да се получат свръхмасивни черни дупки, което наподобява е било допустимо.
Но други неизяснени фактори значат, че този въпрос към момента е отворен. Например, черните дупки би трябвало да притеглят материя със скорост от най-малко 0,1 слънчеви маси годишно, а към този момент не е ясно дали това е допустимо.
Няколко обсерватории към този момент ни разрешават да изследваме черните дупки в ранната Вселена с огромни детайлности. През октомври 2019 година астрономите оповестиха, че са употребявали Голямата милиметрова/субмилиметрова решетка на Атакама (ALMA) в Чили, с цел да открият компактен пръстен от прахуляк и газ към свръхмасивна черна дупка в далечна вселена. Смята се, че този пръстен с два газови потока, въртящи се в противоположни направления, би могъл да зарежда свръхмасивната черна дупка с задоволително материал, с цел да я накара да пораства бързо.
Преди това, през август 2019 година, рентгеновата обсерватория " Чандра " на НАСА съумя да забележи по този начин наречената " прикрита " черна дупка, която пораства бързо, когато Вселената е била единствено на 6% от сегашната си възраст. Гъст облак от газ скрива черната дупка и произлизащия от нея квазар - ярка област от прегрята материя, която я заобикаля, само че Чандра съумя да я забележи, като видя рентгеновите лъчи да излизат от облака.
Въпреки това евентуално ще са нужни бъдещи телескопи, с цел да се изучи още по-подробно бързият напредък на свръхмасивните черни дупки. Например, макар че можем да предскажем съществуването на черни дупки-семена, към момента не можем да ги забележим. Предстоящият галактически телескоп на НАСА James Webb Space Telescope (JWST), който би трябвало да бъде изстрелян през 2021 година, може да бъде в положение да забележи някои от неоткритите семенни черни дупки.
Междувременно усъвършенстваният телескоп за високоенергийна астрофизика (ATHENA) на Европейската галактическа организация, който ще бъде изстрелян през 2031 година, би трябвало да ни даде още по-добра визия за това по какъв начин пораждат свръхмасивните черни дупки.
Хората са много обнадеждени, че с задачата ATHENA ще получим много по-добра картина - споделя доктор Латиф. И може би скоро най-сетне ще разберем по какъв начин тези големи обекти са станали толкоз огромни за толкоз къс интервал от време.
Източник: vesti.bg
КОМЕНТАРИ