SUPERMASIVNí ČERNé DíRY NEBO JEJICH GALAXIE? KTERý PŘIŠEL JAKO PRVNí?

Send

Ve středu téměř každé galaxie ve vesmíru je supermasivní černá díra. Jak se tam dostali? Jaký je vztah mezi těmito černými dírami monster a galaxiemi, které je obklopují?

Pokaždé, když se astronomové podívají dále do vesmíru, objevují nová tajemství. Tato tajemství vyžadují pochopení všech nových nástrojů a technik. Tato tajemství vedou k dalším tajemstvím. Chci říci, že je to záhadné želvy až dolů.

Jedním z nejvíce fascinujících je objev kvasarů, porozumění tomu, co jsou, a odhalení ještě hlubšího tajemství, odkud pocházejí?

Jako vždy se dostávám před sebe, takže nejdřív se vraťme a mluvíme o objevu kvasarů.

V padesátých letech minulého století astronomové prohlíželi nebe pomocí rádiových dalekohledů a ve vzdáleném vesmíru našli třídu bizarních objektů. Byli velmi jasní a neuvěřitelně daleko; stovky milionů nebo dokonce miliard světelných let daleko. První z nich byly objeveny v rádiovém spektru, ale v průběhu času astronomové našli ve viditelném spektru ještě více planoucí.

Astronom Hong-Yee Chiu vytvořil termín „kvazar“, který znamenal kvazi-hvězdný objekt. Byli jako hvězdy, zářily z jediného bodového zdroje, ale zjevně to nebyly hvězdy, které planuly více záření než celá galaxie.

V průběhu desetiletí astronomové zmatili povahu kvasarů a zjistili, že jsou to ve skutečnosti černé díry, aktivně živí a odstřelují záření, viditelné miliardy světelných let daleko.

Nebyly to však černé hvězdné hmoty, o kterých bylo známo, že pocházejí z smrti obřích hvězd. Byly to superhmotné černé díry, s milióny nebo dokonce miliardami krát hmotností Slunce.

Již v 70. letech minulého století astronomové zvažovali možnost, že by tyto superhmotné černé díry mohly být v srdci mnoha jiných galaxií, dokonce i Mléčné dráhy.

V roce 1974 objevili astronomové zdroj záření ve středu Mléčné dráhy emitující záření. Byl nazván Střelec A *, s hvězdičkou, která znamená „vzrušující“, tedy v perspektivě „vzrušených atomů“.

To by odpovídalo emisím superhmotné černé díry, která se aktivně živila materiálem. Naše vlastní galaxie mohla být kvasar v minulosti nebo v budoucnosti, ale právě teď byla černá díra většinou tichá, kromě tohoto jemného záření.

Astronomové si měli být jisti, takže provedli podrobný průzkum samotného středu Mléčné dráhy v infračerveném spektru, což jim umožnilo vidět skrz plyn a prach, který zakrývá jádro viditelným světlem.

Objevili skupinu hvězd obíhajících kolem hvězdy Střelce A, jako komety obíhající kolem Slunce. Pouze černá díra s milionykrát hmotností Slunce mohla poskytnout takový gravitační kotevní materiál, který by tyto hvězdy bil kolem takových bizarních oběžných drah.

Další průzkumy objevily supermasivní černou díru v srdci galaxie Andromeda, ve skutečnosti se zdá, jako by tato monstra byla ve středu téměř každé galaxie ve vesmíru.

Jak se ale vytvořili? Odkud přišli? Vznikla galaxie nejprve a způsobila, že se černá díra vytvořila uprostřed, nebo se vytvořila černá díra a kolem nich se vytvořila galaxie?

Až donedávna to bylo vlastně stále jedno z velkých nevyřešených záhad astronomie. To znamená, že astronomové provedli spoustu výzkumu, používali stále citlivější observatoře, vypracovali své teorie a nyní shromažďují důkazy, aby pomohli dostat se na konec tohoto tajemství.

Astronomové vyvinuli dva modely pro to, jak se spojila rozsáhlá struktura vesmíru: shora dolů a zdola nahoru.

V modelu shora dolů se celý obrovský galaktický superklaster vytvořil najednou z obrovského mraku prvotního vodíku, který zbyl z Velkého třesku. Hvězdy superklastru.

Když se oblak spojil, roztočil se a vyhnal menší spirály a trpasličí galaxie. Ty by se mohly později spojit a vytvořit tak složitější strukturu, jakou dnes vidíme. Supermasivní černé díry by se vytvořily jako hustá jádra těchto galaxií, když se spojovaly.

Pokud si to chcete zabalit, pomyslete na hvězdnou školku, která utvořila naše Slunce a spoustu dalších hvězd. Představte si jediný oblak plynu a prachu, který v něm vytváří několik hvězdných systémů. V průběhu času hvězdy zrajely a odnášely se od sebe.

To je shora dolů. Jedna velká událost, která vede ke struktuře, kterou dnes vidíme.

V modelu zdola nahoru se kapsy plynu a prachu shromažďovaly společně do větších a větších hmot, nakonec vytvářely trpasličí galaxie, a dokonce i shluky a superklastry, které dnes vidíme. Supermasivní černé díry v srdci galaxií vyrostly z kolizí a splynutí mezi černými děrami po věky.

Ve skutečnosti se takto astronomové domnívají, že se planety ve Sluneční soustavě utvořily. Kusy prachu, které se navzájem přitahovaly do větších a větších zrn, dokud se miliony let nevytvořily planetové objekty.

Zdola nahoru, malé části se spojují.

Krátce po Velkém třesku byl celý vesmír neuvěřitelně hustý. Ale nebyla to všude stejná hustota. Drobné kvantové výkyvy v hustotě se zpočátku vyvinuly během miliard let expanze do galaktických superklastrů, které dnes vidíme.

Chci se zastavit a nechat to na chvilku klesnout do vašeho mozku. V počátečním vesmíru byly mikroskopické rozdíly v hustotě. A tyto variace se staly strukturami stovky milionů světelných let, které dnes vidíme.

Představte si dvě síly ve hře, když došlo k expanzi vesmíru. Na jedné straně máte vzájemnou gravitaci částic, které se navzájem přitahují. A na druhé straně máte expanzi vesmíru oddělující částice od sebe. Velikost galaxií, shluků a superklasterů byla určena rovnovážným bodem těch protichůdných sil.

Pokud se malé kousky spojí, získáte tu formaci zdola nahoru. Pokud se spojí velké kusy, získáte tu formaci shora dolů.

Když se astronomové dívají do vesmíru v největších měřítcích, pozorují shluky a superklastry, jak mohou vidět - což podporuje model shora dolů.

Na druhé straně pozorování ukazují, že první hvězdy vznikly jen několik set milionů let po Velkém třesku, který podporuje zdola nahoru.

Odpověď je tedy obě?

Ne, nejmodernější pozorování dávají výhodu procesům zdola nahoru.

Klíčem je to, že gravitace se pohybuje rychlostí světla, což znamená, že gravitační interakce mezi částicemi rozprostírajícími se od sebe navzájem je třeba dohnat a jít rychlostí světla.

Jinými slovy, nedostali byste dohromady materiál superklastru, jen materiál hvězdy. Ale tyto první hvězdy byly vyrobeny z čistého vodíku a hélia a mohly růst mnohem hmotněji než hvězdy, které máme dnes. Budou žít rychle a zemřou při výbuchu supernovy a vytvoří mnohem mohutnější černé díry, než jsme se dnes dostali.

První protogalaxie se shromáždily a shromáždily tyto první monstrum černé díry a obrovské hvězdy, které je obklopovaly. A potom, v průběhu milionů a miliard let, se tyto černé díry znovu a znovu spojovaly a hromadily miliony a dokonce miliardykrát větší množství Slunce. Takto jsme dostali moderní galaxie, které dnes vidíme.

Tento závěr byl nedávno podpořen. Začátkem tohoto roku astronomové oznámili objev superhmotných černých děr ve středu relativně malých galaxií. V naší Mléčné dráze je supermasivní černá díra 4,1 miliónkrát větší než hmotnost Slunce, ale představuje pouze 0,01% celkové hmotnosti galaxie.

Astronomové z University of Utah však našli dvě ultrakompaktní galaxie s černými dírami 4,4 milionu a 5,8 milionu krát hmotností Slunce. A přesto černé díry představují 13 a 18 procent hmotnosti jejich hostitelských galaxií.

Přemýšlí se o tom, že tyto galaxie byly kdysi normální, ale srážely se s jinými galaxiemi dříve v historii vesmíru, byly zbaveny jejich hvězd a poté byly vypuštěny, aby se potulovaly vesmírem.

Jsou to oběti těch prvních událostí slučování, důkaz krveprolití, ke kterému došlo v ranném vesmíru, když k fúzi došlo.

Vždy mluvíme o nevyřešených záhadách ve vesmíru, ale toto je to, co astronomové začínají vymýšlet.

Zdá se s největší pravděpodobností, že struktura vesmíru, kterou dnes vidíme, se vytvořila zdola nahoru. První hvězdy se spojily do protogalaxií a zemřely jako supernova, aby vytvořily první černé díry. Struktura vesmíru, kterou dnes vidíme, je výsledkem miliard let formace a ničení. S supermasivními černými dírami se časem scházejí.

Jakmile dalekohledy, jako je James Webb, začnou fungovat, měli bychom být schopni vidět, jak se tyto kusy spojují, na samém okraji pozorovatelného vesmíru.