Je to jedna z hádanek kosmologie a hvězdného vývoje: jak se superhmotné černé díry dostaly ... dobře, superassive…v časném vesmíru, když jim zdánlivě nestačilo ještě dost času na to, aby se hromadili svou hmotou pouze prostřednictvím stabilních procesů narůstání? Chvíli trvá, než sežere miliarda hmoty solární hmoty, a to i se zdravou chutí k jídlu a množstvím v gravitačním dosahu. Ale přesto tam jsou: monstrum černé díry jsou běžné v některých nejvzdálenějších galaxiích, vychvalovaly svůj předčasný růst, i když vesmír právě oslavoval své miliardté narozeniny.
Nedávná zjištění vědců z Caltechu nyní naznačují, že tyto starověké malé a střední podniky byly vytvořeny smrtí určitých druhů pravěkých obřích hvězd, exotických hvězdných dinosaurů, kteří rostli a zemřeli mladí. Během jejich násilného kolapsu nejenom jeden, ale dva vytvářejí se černé díry, z nichž každá shromažďuje svou vlastní hmotu, než se nakonec spojí do jediného supermasivního monstra.
Podívejte se na simulaci a zjistěte více o tom, jak se to děje níže:
Z Caltechova zpravodajského článku Jessicy Stollerové-Conradové:
Christian Reisswig, postgraduální člen NASA Einstein v oboru astrofyziky v Caltechu a Christian Ott, pomocný profesor teoretické astrofyziky, prozkoumali původ mladých superhmotných černých děr, obrátili se na model zahrnující superhmotné hvězdy. O těchto obřích, spíše exotických hvězdách se předpokládá, že existovaly jen na krátkou dobu v časném vesmíru.
Přečtěte si více: Jak získají černé díry super masivitu?
Na rozdíl od obyčejných hvězd jsou supermasivní hvězdy stabilizovány proti gravitaci většinou vlastním fotonovým zářením. Ve velmi masivní hvězdě fotonové záření - vnější tok fotonů, který je generován v důsledku velmi vysokých vnitřních teplot hvězdy - tlačí plyn z hvězdy ven v protikladu k gravitační síle, která vtáhne plyn zpět.
Během svého života se superhmotná hvězda pomalu ochlazuje kvůli ztrátě energie prostřednictvím emise fotonového záření. Když se hvězda ochladí, stává se kompaktnější a její hustota pomalu roste. Tento proces trvá několik milionů let, dokud hvězda nedosáhne dostatečné kompaktnosti, aby se mohla gravitační nestabilita usadit, a aby hvězda začala gravitační kolaps.
Předchozí studie předpovídaly, že když se superhmotné hvězdy zhroutí, udržují si sférický tvar, který se díky rychlé rotaci možná zploští. Tento tvar se nazývá osová symetrická konfigurace. Zahrnujíc skutečnost, že velmi rychle se točící hvězdy jsou náchylné k drobným poruchám, Reisswig a jeho kolegové předpovídali, že tato porucha by mohla způsobit, že se hvězdy budou odchylovatne-axisymetrické tvary během kolapsu. Taková zpočátku malá porucha by rychle rostla, což by nakonec způsobilo, že by se plyn uvnitř hroutící se hvězdy zhlukoval a vytvořil by fragmenty s vysokou hustotou.
"Růst černých děr do supermasivních měřítek v mladém vesmíru se zdá být možný pouze tehdy, pokud je" semenová "hmota kolabujícího objektu již dostatečně velká."
- Christian Reisswig, postdoktorandský kolega NASA Einstein v Caltechu
Tyto fragmenty by obíhaly kolem středu hvězdy a stávaly se stále hustšími, když během kolapsu zachytily hmotu; zvýšili by také teplotu. A pak Reisswig říká: „nastane zajímavý efekt.“ Při dostatečně vysokých teplotách by bylo dost energie k tomu, aby se elektrony a jejich antičástice nebo pozitrony spojily s tzv. Páry elektron-pozitron. Vytvoření párů elektron-pozitron by způsobilo ztrátu tlaku a další urychlení kolapsu; v důsledku toho by se dva obíhající fragmenty nakonec staly tak hustými, že by se v každém shluku mohla tvořit černá díra. Dvojice černých děr by se pak mohla spojit kolem sebe, než se sloučí, aby se stala jednou velkou černou dírou.
"Toto je nové zjištění," říká Reisswig. "Nikdo nikdy nepředpovídal, že jediná hroutící se hvězda by mohla vytvořit pár černých děr, které by se poté sloučily."
Tato zjištění byla zveřejněna v roce 2007 Dopisy fyzické kontroly týden 11. října Zdroj: Caltech zpravodajský článek Jessicy Stollerové-Conradové.
