Kaip buvo suformuotos pirmosios visatos supermasyviosios juodosios skylės? Naujas galaktikų ir juodųjų skylių evoliucijos modelis rodo susidūrimus, kurie rodo, kad susidūrusios galaktikos greičiausiai pagimdė juodąsias skyles, susidariusias maždaug prieš 13 milijardų metų. Šis atradimas užpildo trūkstamą mūsų ankstyvosios visatos istorijos skyrių ir galėtų padėti parašyti kitą skyrių - kuriame mokslininkai geriau supranta, kaip gravitacija ir tamsiosios materijos sudarė visatą tokią, kokią mes ją žinome.
Po to, kai neseniai paaiškėjo, kad galaktikos susiformavo daug anksčiau Visatos istorijoje, nei manyta anksčiau, Stelios Kazantzidis iš Ohajo valstijos universiteto ir jo komanda sukūrė naujas kompiuterines simuliacijas, kurios rodo, kad pirmosios didžiulės juodosios skylės greičiausiai gimė, kai tos ankstyvosios galaktikos susidūrė. ir susiliejo kartu. Tai greičiausiai nutiko per pirmuosius kelis milijardus metų po Didžiojo sprogimo.
„Mūsų rezultatai prideda naują etapą svarbiam suvokimui, kaip formuojasi struktūra Visatoje“, - teigė Kazantzidis.
Anksčiau astronomai manė, kad galaktikos vystosi hierarchiškai, kai gravitacija pirmiausia sutraukė mažus materijos bitus, o tie maži bitai pamažu susiliejo ir sudarė didesnes struktūras.
Nauji modeliai sukasi šią mintį galvoje.
„Kartu su šiais kitais atradimais mūsų rezultatas rodo, kad didžiosios struktūros - tiek galaktikos, tiek didžiulės juodosios skylės - greitai kaupiasi Visatos istorijoje“, - sakė jis. „Nuostabu, kad tai prieštarauja hierarchinei struktūros formavimui. Paradoksas išspręstas, kai supranti, kad tamsiosios medžiagos auga hierarchiškai, tačiau paprastosios materijos nėra. Įprasta medžiaga, sudaranti matomas galaktikas ir ypač masyvias juodąsias skyles, žlunga efektyviau, ir tai buvo tiesa ir tada, kai Visata buvo labai jauna, dėl ko atsirado antihierarchinis galaktikų ir juodųjų skylių susidarymas. “
Taigi, tai reiškia, kad didelės galaktikos ir ypač masyvios juodosios skylės greitai susilieja, o mažesni bitai, kaip mūsų Paukščių Tako galaktika, ir palyginti maža juodoji skylė jos centre formuojasi lėčiau. Kazantzidis teigė, kad galaktikos, kurios suformavo tas pirmąsias didžiąsias juodąsias skylutes, tebėra aplink.
Nauji superkompiuterių modeliavimai leido išspręsti 100 kartų mažesnes savybes ir atskleidė detales susijungusių galaktikų širdyje mažesniu nei šviesų metų mastu.
Dėl šios priežasties astronomai sugebėjo pamatyti du dalykus: Pirma, dujos ir dulkės galaktikų centre susikondensavo ir sudarė sandarų branduolinį diską. Tuomet diskas pasidarė nestabilus, o dujos ir dulkės vėl susitraukė, kad susidarytų dar tankesnis debesis, kuris galų gale sukūrė super masyvią juodąją skylę.
Pasak Kazantzidio, kosmologija daro didelę reikšmę.
„Pavyzdžiui, reikės persvarstyti standartinę idėją - kad galaktikos savybės ir jos centrinės juodosios skylės masė yra susijusios, nes abi jos auga lygiagrečiai. Mūsų modelyje juodoji skylė auga daug greičiau nei galaktika. Taigi gali būti, kad juodoji skylė galaktikos augimo visai nereglamentuoja. Gali būti, kad galaktiką reguliuoja juodosios skylės augimas. “
Šis naujas modelis taip pat galėtų padėti astronomams, ieškantiems dangaus, kad būtų galima tiesiogiai įrodyti Einšteino bendrosios reliatyvumo teoriją: gravitacines bangas.
Remiantis bendru reliatyvumu, bet koks senovės galaktikų susiliejimas būtų sukūręs masyvias gravitacines bangas - erdvės-laiko kontinuumo bangas - kurių likučiai dar turėtų būti matomi ir šiandien.
Nauji gravitacinių bangų detektoriai, tokie kaip NASA lazerio interferometro kosminė antena, buvo sukurti aptikti šias bangas tiesiogiai ir atverti naują langą į astrofizinius ir fizinius reiškinius, kurių negalima ištirti kitais būdais.
Kad suprastų tų eksperimentų rezultatus, mokslininkai turės žinoti, kaip ankstyvojoje visatoje susidarė supermasyvios juodosios skylės ir kaip jos pasiskirstė kosmose. Nauji kompiuteriniai modeliavimai turėtų suteikti informacijos.
Žr. Šią nuorodą, kur rasite vaizdo įrašus apie galaktikų susidūrimų modelius.
Šaltinis: Ohajo valstijos universitetas
