• Pagrindinis
  • Dienoraštis

FERNER

Dienoraštis

Kaip supermasyvios juodosios skylės jau susiformavo ir netrukus po Didžiojo sprogimo išleido galingus purkštukus?

Per pastaruosius kelis dešimtmečius astronomai sugebėjo pažvelgti toliau į Visatą (taip pat ir atgal laiku), beveik iki pat Visatos pradžios. Tai darydami jie daug sužinojo apie kai kurias ankstyviausias galaktikas Visatoje ir jų tolesnę evoliuciją. Tačiau vis dar yra dalykų, kurie vis dar yra uždrausti, pavyzdžiui, kai galaktikos su supermasyvios juodosios skylės (SMBH) ir masiniai purkštukai pirmą kartą pasirodė.

Remiantis naujausiais tyrimais iš Tarptautinė aukštesniųjų studijų mokykla (SISSA) ir Japonijos bei Taivano astronomų komanda suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip praėjus vos 800 milijonų metų po Didžiojo sprogimo pradėjo formuotis supermasyvios juodosios skylės, o praėjus mažiau nei 2 milijardams metų – reliatyvistinės srovės. Šie rezultatai yra dalis augančio atvejo, rodančio, kaip masyvūs objektai mūsų Visatoje susiformavo anksčiau, nei manėme.

Astronomai apie SMBH žinojo daugiau nei pusę amžiaus. Laikui bėgant jie suprato, kad daugumos masyvių galaktikų (įskaitant Paukščių Taką) šerdys yra jos. Jų vaidmuo galaktikų evoliucijoje taip pat buvo tiriamas, o šiuolaikiniai astronomai padarė išvadą, kad jie yra tiesiogiai susiję su žvaigždžių formavimosi galaktikose greičiu.

Panašiai astronomai išsiaiškino, kad SMBH aplink juos yra sandarūs akrecijos diskai, kuriuose dujos ir dulkės pagreitinamos iki šviesos greičio. Dėl to kai kurių galaktikų centras tampa toks ryškus – tai vadinama aktyvūs galaktikos branduoliai (AGN) – kad jie pranoksta žvaigždes savo diskuose. Kai kuriais atvejais šie susikaupimo diskai taip pat sukelia karštos medžiagos čiurkšles, kurios gali būti matomos iš milijardų šviesmečių.



Remiantis įprastiniais modeliais, galaktikos neturėjo pakankamai laiko sukurti centrines juodąsias skyles, kai Visatai buvo mažiau nei milijardas metų (prieš maždaug 13 milijardų metų). Tačiau naujausi stebėjimai parodė, kad juodosios skylės tuo metu jau formavosi galaktikų centre. Spręsdama tai, SISSA mokslininkų komanda pasiūlė naują modelį, kuris siūlo galimą paaiškinimą.

Už savo tyrimą, kuriam vadovavo Lumen Boco – mokslų daktaras. studentas iš Fundamentalios Visatos fizikos institutas (IFPU) – komanda pradėjo nuo gerai žinomo fakto, kad SMBH auga centriniuose ankstyvųjų galaktikų regionuose. Šie objektai, šiandieninių elipsinių galaktikų pirmtakai, turėjo labai didelę dujų koncentraciją ir itin intensyvų naujų žvaigždžių formavimosi greitį.



Pirmosios žvaigždžių kartos šiose galaktikose buvo trumpalaikės ir greitai išsivystė į juodąsias skyles, kurios buvo palyginti mažos, bet reikšmingos. Juos supančios tankios dujos sukėlė didelę dinaminę trintį ir privertė jas greitai migruoti į galaktikos centrą. Čia jie susiliejo ir sukūrė supermasyvių juodųjų skylių sėklas, kurios laikui bėgant lėtai augo.

Menininko įspūdis apie žvaigždės S2 kelią, kai ji eina labai arti supermasyvios juodosios skylės Paukščių Tako centre. Kreditas: ESO/M. Kornmesser

Kaip tyrimo grupė paaiškino naujausiame SISS pranešimas spaudai :

„Pagal klasikines teorijas, galaktikos centre auga supermasyvi juodoji skylė, kuri užfiksuoja aplinkinę medžiagą, daugiausia dujas, „užaugina“ ant savęs ir galiausiai suryja jos masei proporcingu ritmu. Dėl šios priežasties pradinėse jos vystymosi fazėse, kai juodosios skylės masė nedidelė, augimas yra labai lėtas. Tiek, kiek, remiantis skaičiavimais, pasiekti stebimą masę, milijardus kartų didesnę nei Saulės, prireiktų labai ilgo laiko, net ilgesnio nei jaunos Visatos amžius.



Tačiau pradinis jų sukurtas matematinis modelis parodė, kad centrinių juodųjų skylių formavimosi procesas pradinėse fazėse gali būti labai greitas. Tai ne tik paaiškina SMBH sėklų egzistavimą ankstyvojoje Visatoje, bet ir suderina jų augimo laiką su žinomu Visatos amžiumi.

Trumpai tariant, jų tyrimas parodė, kad ankstyvųjų juodųjų skylių migracijos ir susijungimo procesas gali sukelti 10 000–100 000 saulės masių SMBH sėklą tik per 50–100 milijonų metų. Kaip komanda paaiškino :

„Centrinės juodosios skylės augimas pagal minėtą tiesioginę dujų akreciją, numatytą standartinėje teorijoje, taps labai greitas, nes dujų kiekis, kurį pavyks pritraukti ir sugerti, taps didžiulis ir vyraus mūsų siūlomas procesas. Nepaisant to, būtent tai, kad pradedame nuo tokios didelės sėklos, kokią numato mūsų mechanizmas, pagreitina pasaulinį supermasyviosios juodosios skylės augimą ir leidžia jai susidaryti, taip pat ir Jaunojoje Visatoje. Trumpai tariant, atsižvelgiant į šią teoriją, galime teigti, kad praėjus 800 milijonų metų po Didžiojo sprogimo supermasyvios juodosios skylės jau galėjo apgyvendinti Kosmosą.

Be to, kad buvo pasiūlytas stebimų SMBH sėklų darbo modelis, komanda taip pat pasiūlė metodą, kaip jį išbandyti. Viena vertus, yra gravitacinių bangų, kurias sukeltų šie susijungimai ir kurias būtų galima atpažinti naudojant gravitacinių bangų detektorius, pvz. Išplėstinė LIGO / Mergelė ir pasižyminti ateitimi Einšteino teleskopas .

Be to, vėlesni MVĮ kūrimo etapai galėtų būti tiriami tokiose misijose kaip ESA. Lazerinė interferometro erdvės antena (LISA), kuris turėtų būti paleistas maždaug 2034 m. Panašiai kita astronomų komanda neseniai naudojo Atacama didelis milimetrų / submilimetrų masyvas (ALMA), kad išspręstų kitą galaktikų paslaptį, todėl kai kurios turi purkštukų, o kitos neturi.

Pastebėta, kad šie greitai judantys jonizuotos medžiagos srautai, skriejantys reliatyvistiniu greičiu (šviesos greičio dalis), sklinda iš kai kurių galaktikų centro. Šie purkštukai buvo susieti su galaktikos žvaigždžių formavimosi greičiu, nes jie išstumia medžiagą, kuri kitu atveju subyrėtų ir susidarytų naujos žvaigždės. Kitaip tariant, šie purkštukai vaidina svarbų vaidmenį galaktikų evoliucijoje, panašiai kaip SMBH.

Dėl šios priežasties astronomai siekė daugiau sužinoti apie juodųjų skylių purkštukų ir dujinių debesų sąveiką laikui bėgant. Deja, ankstyvosios Visatos metu buvo sunku stebėti tokias sąveikas. Naudojant Atacama didelis milimetrų / submilimetrų masyvas (ALMA), astronomų komandai pavyko gauti pirmąjį išspręstą sutrikusių dujų debesų, kylančių iš labai tolimo kvazaro, vaizdą.

Rekonstruoti MG J0414+0534 vaizdai, kuriuose matyti dulkių ir jonizuotų dujų emisija aplink kvazarą (raudona) ir anglies monoksido dujos (žalia), kurios išilgai purkštukų turi dvipolę struktūrą. Kreditas: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue ir kt.

Tyrimas, kuriame aprašomos jų išvados, kuriam vadovavo Kindai universiteto profesorius Kaiki Taro Inoue, neseniai pasirodė žurnale Astrofizikos žurnalo laiškai .Kaip paaiškino Inoue ir jo kolegos, ALMA duomenys atskleidė jaunus dvipolius purkštukus, sklindančius iš MG J0414+0534 – kvazaro, esančio maždaug 11 milijardų šviesmečių nuo Žemės. Šie radiniai rodo, kad galaktikos su SMBH ir purkštukais egzistavo, kai Didžiajam sprogimui buvo mažiau nei 3 milijardai metų.

Be ALMA, komanda rėmėsi technika, žinoma kaip gravitacinis lęšis , kur įsiterpusios galaktikos gravitacija padidina šviesą, sklindančią iš tolimo objekto. Dėl šio „kosminio teleskopo“ ir didelės ALMA skiriamosios gebos komanda galėjo stebėti sutrikusius dujinius debesis aplink MG J0414+0534 ir nustatyti, kad juos sukėlė jauni purkštukai, sklindantys iš SMBH galaktikos centre.

Kaip ALMA paaiškino Kouichiro Nakanishi, Japonijos nacionalinės astronomijos observatorijos / SOKENDAI projekto docentas. pranešimas spaudai :

„Sujungę šį kosminį teleskopą ir ALMA didelės raiškos stebėjimus, gavome išskirtinai ryškų regėjimą, 9000 kartų geresnį už žmogaus regėjimą. Naudodami šią itin didelę skiriamąją gebą galėjome pasiekti, kad dujiniai debesys pasiskirstytų ir judėtų aplink purkštukus, išmestus iš supermasyvios juodosios skylės.

Šie stebėjimai taip pat parodė, kad dujos buvo paveiktos ten, kur jos atitiko purkštukų kryptį, todėl dalelės smarkiai judėjo ir įsibėgėjo iki 600 km/s (370 mp/s). Be to, šie paveikti dujiniai debesys ir patys purkštukai buvo daug mažesni nei įprastos šio amžiaus galaktikos.

Menininko įspūdis apie MG J0414+0534, kuriame rodomi galingi purkštukai, kurie trikdo aplinkines dujas priimančiojoje galaktikoje. Kreditas: Kindai universitetas

Iš to komanda padarė išvadą, kad MG J0414+0534 galaktikoje jie matė labai ankstyvą reaktyvinio evoliucijos fazę. Jei tiesa, šie stebėjimai leido komandai stebėti pagrindinį evoliucijos procesą galaktikose ankstyvosios Visatos metu. Kaip Inoue apibendrinti :

„MG J0414+0534 yra puikus pavyzdys dėl reaktyvinių lėktuvų jaunystės. Mes radome signalinių įrodymų apie reikšmingą purkštukų ir dujinių debesų sąveiką net pačioje ankstyvoje purkštukų evoliucijos fazėje. Manau, kad mūsų atradimas atvers kelią geriau suprasti galaktikų evoliucijos procesą ankstyvojoje Visatoje.

Kartu šie tyrimai rodo, kad du galingiausi astronominiai reiškiniai Visatoje atsirado anksčiau nei tikėtasi. Šis atradimas taip pat suteikia astronomams galimybę ištirti, kaip šie reiškiniai vystėsi laikui bėgant ir kokį vaidmenį jie atliko Visatos evoliucijoje.

Papildoma literatūra: SISSA , SIELA , Astrofizikos žurnalas , Astrofizikos žurnalo laiškai

Redaktoriaus Pasirinkimas

  • daugiausia laiko praleidžiama erdvėje
  • svarbiausi kainozojaus eros įvykiai

Įdomios Straipsniai

  • Dienoraštis Revoliucinė aušra atmerktomis akimis artėja prie asteroido Vestos
  • Dienoraštis „Virgin Orbit“ sėkmingai paleido palydovų partiją iš lėktuvo
  • Dienoraštis Japonija pradeda naują ISS tiekimo laivų erą
  • Dienoraštis Naujoji „Saulės sijono“ kometa 2013 m. gali parodyti akinantį vaizdą
  • Dienoraštis Salų nuotraukos
  • Dienoraštis Juodosios skylės ir neutroninių žvaigždžių susidūrimai pagaliau gali nustatyti skirtingus Visatos plėtimosi greičio matavimus
  • Dienoraštis Mesjė 77 – Cetus A Barred Spiral Galaxy

Kategorija

  • Dienoraštis

Rekomenduojama

Populiarios Temos

  • Kokie yra skirtingi atsinaujinančios energijos tipai?
  • Dabar pats laikas pamatyti asteroidą Pallas geriausiu
  • Geros naujienos, Jamesas Webbas vis dar laukia. Blogos naujienos, pristatymas 2021 m
  • Kaip teraformuojame Venerą?

Populiarios Kategorijos

  • Dienoraštis

Copyright © 2023 ferner.ac