Це одна з головоломок космології та зоряної еволюції: як так склалися надмасивні чорні діри ... ну, надмасивний…в ранньому Всесвіті, коли, здавалося б, ще не минуло часу, щоб вони накопичили свою масу за допомогою лише постійних процесів екскреції? Потрібно деякий час, щоб з'їсти матерію, яка коштує мільярд сонячних мас, навіть із здоровим апетитом і багато в межах гравітаційного охоплення. Але все-таки вони є: чорні діри-монстри є поширеними в деяких найвіддаленіших галактик, які нестимуть своє передчасне зростання навіть тоді, коли Всесвіт тільки святкувала свій мільярдний день народження.
Тепер, останні дані дослідників Caltech свідчать, що ці стародавні SMB були сформовані загибеллю певних типів споконвічних гігантських зірок, екзотичних зоряних динозаврів, які виросли великими і померли молодими. Під час їх насильницького краху не один, а один два утворюються чорні діри, кожен з яких збирає власну масу, перш ніж врешті-решт об'єднатись у єдине надмасивне чудовисько.
Перегляньте симуляцію та дізнайтеся більше про те, як це відбувається нижче:
З статті новин Caltech від Джессіки Столлер-Конрад:
Щоб дослідити походження молодих надмасивних чорних дір, Крістіан Рейсвіг, докторський науковий співробітник NASA Ейнштейна з астрофізики в Калтеху та Крістіан Отт, доцент кафедри теоретичної астрофізики, звернувся до моделі з участю надмасивних зірок. Ці гігантські, досить екзотичні зірки, як вважають, існували лише короткий час у ранньому Всесвіті.
Читайте більше: Як чорні отвори отримують супер масивні?
На відміну від звичайних зірок, надмасивні зірки стабілізуються проти гравітації здебільшого за рахунок власного фотонного випромінювання. У дуже масивній зірці випромінювання фотонів - зовнішній потік фотонів, який утворюється завдяки дуже високій внутрішній температурі зірки - виштовхує газ зірки назовні на противагу гравітаційній силі, яка тягне газ назад.
Протягом свого життя надмасивна зірка повільно охолоджується через втрати енергії за рахунок випромінювання фотонного випромінювання. Коли зірка остигає, вона стає більш компактною, а її центральна щільність повільно збільшується. Цей процес триває пару мільйонів років, поки зірка не досягла достатньої компактності, щоб гравітаційна нестабільність почалася і зірка почала гравітаційно руйнуватися.
Попередні дослідження передбачали, що при розпаді надмасивних зірок вони зберігають сферичну форму, яка, можливо, стає сплюснутою через швидке обертання. Ця форма називається осесиметричною конфігурацією. Включивши той факт, що дуже швидко обертові зірки схильні до крихітних збурень, Рейсвіг та його колеги передбачили, що ці збурення можуть призвести до відхилення зірок уне-осісиметричні форми під час обвалу. Такі спочатку крихітні збурення швидко зростали б, в кінцевому рахунку спричиняючи скупчення газу всередині зірки, що розвалюється, і утворювали уламки високої щільності.
"Зростання чорних дір до надмасивних лусочок у молодому Всесвіті здається можливим лише в тому випадку, якщо маса" насіння "об'єкта, що руйнується, вже була досить великою".
- Крістіан Рейсвіг, науковий співробітник кафедри Каліфорнії НАТО Ейнштейна
Ці фрагменти обертаються навколо центру зірки і стають дедалі щільнішими, коли вони піднімають матерію під час краху; вони також підвищили б температуру. І тоді, каже Рейсвіг, "цікавий ефект починається". При досить високих температурах буде достатньо енергії, щоб зрівняти електрони та їх античастинки, або позитрони, до тих, що відомі як пари електрон-позитрон. Створення електрон-позитронних пар спричинило б втрату тиску, ще більше прискоривши колапс; в результаті два орбітальних фрагмента в кінцевому підсумку стали настільки щільними, що на кожній грудочці може утворюватися чорна діра. Пара чорних дір може потім спірально обертатися навколо іншої, перш ніж зливатися, щоб стати однією великою чорною дірою.
"Це нова знахідка", - говорить Рейсвіг. "Ніхто ніколи не прогнозував, що одна зірка, що розвалюється, може створити пару чорних дір, які потім зливаються".
Ці висновки були опубліковані в Листи з фізичного огляду тиждень 11 жовтня. Джерело: Стаття з новин Caltech від Джессіки Столлер-Конрад.
