Как супермасивните черни дупки станаха толкова големи толкова бързо?

НАСА

Тази илюстрация изобразява материята, попадаща в свръхмасивна черна дупка, създавайки струи от материал, пътуващи почти със скоростта на светлината. (Изображение кредит: НАСА/Годард Космос)



Черните дупки може да са нараснали невероятно бързо в новородената вселена, може би помагайки да се обясни защо се появяват толкова рано в космическата история, казват изследователите.



Черните дупки притежават толкова силни гравитационни привличания, че дори светлината не може да избяга от лапите им. Обикновено се смята, че те се образуват, след като масивни звезди умират при гигантски експлозии, известни като свръхнови, които разбиват останалите ядра в невероятно плътни обекти.

Свръхмасивни черни дупки милиони до милиарди пъти масата на Слънцето се намират в центъра на повечето, ако не и на всички галактики. Такива чудовищно големи черни дупки съществуват от самото начало на Вселената, около 800 милиона години след Големия взрив. Все още остава загадка как тези гиганти биха могли да се разраснат толкова много за относително краткия период от време, в който трябваше да се формират. [ Изображения: Черни дупки на Вселената ]



В съвременните черни дупки функции, наречени акреционни дискове, ограничават скоростта на растеж. Тези дискове с газ и прах, които се завихрят в черни дупки, могат да попречат на черните дупки да растат бързо по два различни начина, казват изследователите. Първо, тъй като материята в акреционен диск се доближава до черна дупка, възникват задръствания, които забавят всеки друг падащ материал. Второ, тъй като материята се сблъсква в тези задръствания, тя се нагрява, генерирайки енергийна радиация, която прогонва газ и прах от черната дупка.

„Черните дупки не смучат активно материята - те не са като прахосмукачки“, казва водещият автор на изследването Тал Александър, астрофизик от Научния институт на Вайцман в Реховот, Израел.

„Звезда или газов поток може да бъде на стабилна орбита около черна дупка, точно както Земята се върти около слънцето, без да попада в нея“, каза Александър пред demokratija.eu. „Всъщност е доста предизвикателство да се мисли за ефективни начини за вкарване на газ в черната дупка с достатъчно висока скорост, която може да доведе до бърз растеж.“



Александър и неговият колега Приямвада Натараджан може би са намерили начин, по който ранните черни дупки биха могли да нараснат до свръхмасивни размери - отчасти, като работят без ограниченията на акреционните дискове. Двойката подробно описва своите открития онлайн днес (7 август) в списанието Science.

Учените започнаха с модел на черна дупка, 10 пъти по -голяма от масата на слънцето, вградена в куп от хиляди звезди. Те захранват симулираните черни дупки непрекъснати потоци от плътен, студен, непрозрачен газ.

„Ранната Вселена беше много по -малка и следователно средно по -плътна, отколкото е днес“, каза Александър.



Този студен, плътен газ би замразил значително количество енергийна радиация, отделена от материята, попадаща в черната дупка. В допълнение, гравитационното привличане на многото звезди около черната дупка „го кара да прави зигзаг на случаен принцип и това неравномерно движение предотвратява образуването на бавно източващ се акреционен диск“, каза Александър. Това означава, че материята попада в черната дупка от всички страни, вместо да бъде принудена да влезе в диск около черната дупка, от която ще се завърти много по -бавно.

„Свръхекспоненциалният растеж“, наблюдаван в моделната черна дупка, предполага, че черна дупка, 10 пъти по-голяма от масата на Слънцето, би могла да нарасне до повече от 10 милиарда пъти масата на Слънцето само 1 милиард години след Големия взрив, изследователи казах.

„Този ​​теоретичен резултат показва правдоподобен път към формирането на свръхмасивни черни дупки много скоро след Големия взрив - каза Александър.

Бъдещите изследвания биха могли да проучат дали надекспоненциалният растеж на черните дупки може да се случи и в съвременността. Студените потоци с висока плътност и висока маса, наблюдавани в древната вселена, може да съществуват „за кратко време в нестабилни, плътни звездообразуващи клъстери или в плътни акреционни дискове около вече съществуващи свръхмасивни черни дупки“, каза Александър.

Можете да прочетете резюмето на новото изследване тук .

Последвай ни @Spacedotcom , Facebook или Google+ . Първоначално публикувано на demokratija.eu.