Bilim adamları, evrendeki en eski kara deliklerin doğumunun sırrını keşfettiler

Açgözlü bir şekilde yese bile, süper kütleli bir kara deliğin büyümesi uzun zaman alır. Öyleyse, evrenin yaşamının ilk milyarlarca döneminde, güneşten milyarlarca kat daha ağır olan süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğu her zaman bir gizem olmuştur.

Ancak uluslararası bir kozmolog ekibi tarafından yapılan yeni çalışma, bir cevap öneriyor: Gizemli karanlık madde tarafından oluşturulan soğuk madde akışları, dev protostarların ölümünden doğan bir güçle kara delikleri besliyor.

Portsmouth Üniversitesi’nden kozmolog Daniel Wallen, “Doğumda 100.000 güneş kütleli bir kara delik, 100.000 güneş kütleli ilkel yıldız yaratmanın bir reçetesi var” dedi. bağımsız. “Bugün evrende, keşfettiğimiz tek kara delikler, hepsi büyük yıldızların çöküşünden oluşuyor. Bu, bir kara deliğin minimum kütlesinin en az üç ila dört güneş kütlesi olması gerektiği anlamına geliyor.”

Ancak körfez, 4 güneş kütlesi kütleli bir yıldız ile 100.000 güneş kütlesi kütleli bir yıldız, güneşin etrafında merkezlenirse Plüton’un yörüngesine uzanacak olan “dev” bir yıldız arasında çok büyük. Wallen, son 20 yılda, erken evrendeki (süper kütleli kara delikler tarafından desteklenen çok parlak galaksilerin merkezleri) kuasarlar üzerine yapılan araştırmaların çoğunun, bu tür oluşumlara izin verecek ince ayarlanmış koşullara odaklandığını söyledi. devasa bir ilkel yıldız.

Ama içinde yeni kağıt Dergide yayınlandı öfkeli doğaWallen ve meslektaşları, kozmik evrimin süper bilgisayar modellemesini kullanarak, çok özel bir dizi koşuldan evrimleşmek yerine, son derece dev protoyıldızların oluştuğunu ve kuasarların “tohumlarına” çöktüğünü, oldukça doğal bir şekilde, hala nadir olmasına rağmen, nispeten konuşursak, bir dizi ilkel koşuldan kuasar “tohumlarına” çöktüğünü gösterdiler. , çok daha az hassastır. Ve her şey karanlık madde ile başlar.

“Toplam içeriğe bakarsanız, buna evrenin toplam kütle enerji içeriği diyelim, yüzde 3’ü anladığımız madde biçiminde” – proton, nötron, elektron, hidrojen, helyum ve benzeri maddelerden oluşan bir madde , dedi Dr. Wallen. Ancak “yüzde 24’ü karanlık madde biçiminde ve galaksilerin ve galaksi kümelerinin hareketi nedeniyle orada olduğunu biliyoruz, ancak ne olduğunu bilmiyoruz.”

Bu, karanlık maddenin yalnızca sıradan madde ile yerçekimi yoluyla etkileşime girdiği ve evrenin en büyük yapısını oluşturan karanlık maddenin yerçekimi olduğu anlamına gelir: kozmik ağ. Dr. Wallen erken evrende, geniş karanlık madde parçalarının kendi ağırlıkları altında uzun liflere çöktüğünü, normal maddeyi onunla birlikte sürüklediğini, bir filamentler ağı ve bunların bağlantılarını oluşturduğunu söyledi.

Galaksiler ve yıldızlar sonunda iplikçiklerde ve özellikle iplikçiklerin madde bakımından zengin kesişimlerinde oluşur.

Dr. Wallen, kesişmeler hakkında “Onlara haleler, kozmik haleler diyoruz ve ilkel yıldızların ilk önce orada oluştuğunu düşünüyoruz” dedi.

Önceki düşünce, süper kütleli bir kara delik doğuracak ve evrenin ilk milyar yılında bir kuasar yaratacak kadar büyük ilkel bir yıldız oluşturmak için koronanın özel koşullar altında devasa oranlarda büyümesi gerekeceğine inanıyordu: bu kadar yakın başka yıldız yok Gazı daha serin tutmak için moleküler hidrojen oluşturan, korona türbülanslı tutmak için süpersonik gaz akışları. Aura yeterince soğuk ve çalkantılı olduğu sürece, bir yıldız gibi tutuşacak kadar bir arada tutulamazdı, büyüme evresini sonunda devasa boyutta doğana kadar uzatırdı.

Dr. Wallen, devasa bir yıldız ateşlendiğinde, yaşamını sürdürdüğünde, yandığında ve bir kara deliğe dönüştüğünde, katlanarak büyümesi için büyük miktarda gaza erişimi olması gerektiğini söyledi, “çünkü bir kara deliğin büyüme şekli, gaz yut.”

Ancak, Dr. Wallen ve meslektaşlarının simülasyonları, süper kütleli bir yıldızın ve nihayetinde süper kütleli bir kara deliğin oluşumu için ince ayarlı koşullar gerektirmek yerine, kozmik ağı tanımlayan karanlık madde filamentlerinin bir halesine soğuk gaz akışının onun yerini alabileceğini öne sürüyor. bolluk. Eski modellerde ilkel yıldızların oluşumu için gerekli bir faktör.

Dr. Wallen, “Soğuk birikme akışları bu halelerin büyümesini besliyorsa, bu haleleri bombalıyor olmalılar” dedi. “

Araştırmacılar, soğuk toplanma akıntılarıyla beslenen böyle bir koronayı simüle ettiklerinde, biri 31.000 güneş, diğeri 40.000 güneş büyüklüğünde iki büyük ilkel yıldızın oluşumunu gözlemlediler. Süper kütleli kara delik tohumları.

“Çok basitti. 20 yıllık sorun bir gecede sona erdi,” dedi Dr. Wallen. Ne zaman soğuk akıntılar kozmik ağa bir hale içinde gaz pompalasa, “Çok fazla türbülansınız olacak ve siz ‘devasa bir yıldız oluşumuna ve büyük bir tohum oluşumuna sahip olacaklar.” Devasa bir kuasar tohumu üretir.”

O, erken evrende şimdiye kadar gözlemlenen kuasarların sayısıyla eşleşen bir keşif olduğunu ekledi ve o erken çağda büyük halelerin kuasarlar gibi nadir olduğuna dikkat çekti.

Ancak yeni çalışma bir simülasyon ve bilim adamları daha sonra vahşi doğada erken kuasar evreninin oluşumunu gerçekten izlemek istiyorlar. James Webb Uzay Teleskobu gibi yeni araçlar bunu nispeten yakında gerçeğe dönüştürebilir.

“Webb bir tane görmek için güçlü olurdu,” dedi Dr. Wallen ve muhtemelen Büyük Patlama’nın bir veya iki milyon yılı içinde kara deliklerin doğuşunu izledi.