Как заядлый энтузиаст космоса, который провел бесчисленное количество ночей, глядя на звезды, я могу честно сказать, что это новое исследование сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной меня просто заворожило! Мысль о том, что эти чудовищные небесные объекты существовали, когда наша Вселенная была еще младенцем, просто поражает меня.
колоссальные черные дыры, масса которых примерно равна миллиарду солнц, являются одними из самых впечатляющих и устрашающих небесных тел в нашей Вселенной – существ, которые существуют в течение длительного периода времени.
Действительно, исследователи обнаружили яркие, концентрированные объекты, расположенные в центре галактик, которые мы называем квазарами (быстро расширяющимися сверхмассивными черными дырами), в то время, когда Вселенной было всего около миллиарда лет.
Наше недавнее исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, показывает, что в раннем космосе, вероятно, было гораздо больше (менее ярких) черных дыр, чем предполагали более ранние расчеты, основанные на данных космического телескопа Хаббл. Это открытие может пролить свет на процесс их формирования и на то, почему некоторые из них кажутся тяжелее, чем ожидалось.
Черные дыры расширяются, когда поглощают материю поблизости — явление, называемое аккрецией, которое вызывает огромное излучение. Сила, создаваемая этим излучением, устанавливает фундаментальный предел того, насколько быстро черные дыры могут увеличиваться в размерах.
Учитывая раннее появление и огромные размеры этих квазаров, ученые столкнулись с объяснительной дилеммой: поскольку у них, по-видимому, было мало времени для роста, они, похоже, увеличивались со скоростью, превышающей физически правдоподобную, или, альтернативно, они могли родиться. необычно большой.
Легкие и тяжелые семена
Как же возникают черные дыры? Существуют различные теории. Одна из идей заключается в том, что первичные черные дыры существовали сразу после Большого взрыва. Эта теория имеет смысл для черных дыр с относительно небольшими массами, но согласно стандартной космологической модели не считается, что массивные черные дыры образовались в больших количествах.
С помощью гравитационно-волновой астрономии теперь подтверждено, что черные дыры могут развиваться на заключительных стадиях короткого существования крупных и массивных звезд. Если эти черные дыры образуются в плотно упакованных звездных скоплениях, они потенциально могут сливаться с другими звездами и быстро расти. Ключевой момент заключается в том, что более мелкие «зародыши» черных дыр, происходящие из звезд, в таких условиях должны будут быстро расширяться.
Альтернативный сценарий предполагает, что эти небесные тела могли возникнуть из исключительно массивных «тяжелых семян», примерно в 1000 раз тяжелее известных звезд-гигантов. Один из возможных методов их образования называется «прямым коллапсом». В этом процессе загадочные и невидимые вещества, называемые темной материей, изначально структурировали газовые облака, в то время как всепроникающее фоновое излучение препятствовало звездообразованию. Следовательно, вместо этого эти структуры превратились в черные дыры.
Похоже, что большинство гало темной материи не расширяются настолько, чтобы произвести эти семена. Следовательно, для того, чтобы эта теория была верной, необходимо, чтобы первоначальные черные дыры были относительно необычными.
Слишком много черных дыр
За последние несколько лет у нас появилось довольно четкое представление о количестве галактик, сформировавшихся за первые миллиарды лет существования Вселенной. Тем не менее, идентифицировать черные дыры в этих ранних космических условиях оказалось довольно сложно — только яркие квазары предоставили неопровержимые доказательства их присутствия.
Черные дыры увеличиваются в размерах, поглощая окружающее вещество, но это не непрерывный процесс — они имеют тенденцию питаться «за приемами пищи», из-за чего их светимость со временем колеблется. Наблюдая за изменениями яркости некоторых из самых ранних галактик в течение 15 лет, мы смогли составить новую информацию о том, сколько существует черных дыр.
Похоже, что количество черных дыр, обнаруженных в обычных ранних галактиках, значительно превышает наши первоначальные оценки.
Более поздние новаторские исследования с участием космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) пришли к аналогичным выводам. Таким образом, оказывается, что существует больше черных дыр, чем может образоваться в результате процесса, известного как прямой коллапс.
Альтернативный, интригующий метод создания черных дыр может привести к появлению тяжелых и многочисленных семян. В отличие от обычных звезд, которые образуются в результате гравитационного сжатия газовых облаков, этот процесс включает захват значительного количества частиц темной материи во время фазы сжатия. Это изменение структуры потенциально может предотвратить ядерный синтез, что приведет к образованию уникальных семян черной дыры.
Будучи геймером, исследующим космические миры, я наткнулся на эти удивительные небесные тела, известные как «темные звезды». У них есть интригующая особенность: они могут продолжать свое расширение в течение периодов, значительно превышающих обычную продолжительность жизни обычных звезд, что позволяет им становиться значительно больше. Однако, как и обычные звезды и объекты прямого коллапса, ничто не может бесконечно противостоять безжалостному притяжению гравитации. Таким образом, эти темные звезды в конечном итоге должны погибнуть, превратившись в массивные черные дыры.
Считается, что процессы, подобные тому, что мы наблюдаем, могли произойти, что привело к появлению многочисленных черных дыр, которые мы видим в ранней Вселенной.
Планы на будущее
За последние два года в изучении первоначального развития черных дыр произошел значительный сдвиг, однако можно сказать, что эта область исследований все еще находится на пути к своему пути.
Новые космические обсерватории, такие как миссия Евклида или римский космический телескоп Нэнси Грейс, помогут нам завершить учет более слабых квазаров более ранних периодов. Миссия NewAthena и комплекс Square Kilometer Array, расположенный в Австралии и Южной Африке соответственно, помогут нам разгадать тайны процессов, связанных с черными дырами в те ранние эпохи.
В ближайшем будущем наше основное внимание должно быть сосредоточено на космическом телескопе Джеймса Уэбба (JWST). Благодаря своей исключительной способности отображать, контролировать и выполнять спектроскопический анализ он готов раскрыть важную информацию об активности черных дыр. Мы ожидаем, что в течение следующих пяти лет JWST предоставит нам точные подсчеты черных дыр, когда они впервые появились в ранних галактиках.
Мы могли бы просто наблюдать процесс рождения черных дыр, как могли бы видеть взрывы, возникающие при коллапсе первоначальных чистых звезд согласно моделям. Однако достижение этого требует объединенных и настойчивых усилий астрономов.
Смотрите также
- Концовка «Девочек Гилмор»: с кем в итоге остались Рори и Лорелай? Выяснить
- «С чего начать?»: Эндрю Гарфилд назвал Мерил Стрип, Зендаю, Райана Гослинга и ЭТИХ знаменитостей среди актеров, с которыми он хотел бы когда-нибудь поработать
- Jelly Roll дебютирует на SNL на премьере 50-го сезона с камео-сюрпризом с участием ЭТОЙ звезды Hacks
- Netflix добавит 54 новых фильма и шоу на этой неделе (29 сентября 2024 г.).
- Оливия Манн делится новыми снимками своей дочери Мэй, матери двоих детей, которая не может перестать улыбаться; Смотрите здесь
- Сможет ли Софи Тернер снова сыграть свою культовую героиню «Игры престолов» Сансу Старк? Актриса говорит: «Это должно быть…»
- Эл Рокер отреагировал на уход Ходы Котб из шоу Today: «Я бы чувствовал себя намного хуже…»
- Дэвид Коренсвет рассказывает о своей подготовке к предстоящему фильму DC о Супермене; Тренер говорит, что он «отработал свою задницу»
- Что дети Джорджа-Амаль Клуни думают о славе своих родителей? Вот что рассказала голливудская пара
- Зендая рассказала о потенциальной сюжетной линии третьего сезона «Эйфории» в преддверии выхода в производство сериала «Макс»; Вот что рассказала актриса
2024-10-06 15:29