Kuidas moodustati Universumi esimesed supermassiivsed mustad augud? Uus galaktikate ja mustade aukude evolutsioonimudel näitab kokkupõrkeid, mis näitavad, et põrkuvad galaktikad tekitasid tõenäoliselt mustad augud, mis tekkisid umbes 13 miljardit aastat tagasi. Avastus täidab puuduva peatüki meie universumi varasest ajaloost ja võiks aidata kirjutada järgmise peatüki - milles teadlased mõistavad paremini, kuidas gravitatsioon ja tumeaine moodustasid universumi sellisena, nagu me seda teame.
Pärast hiljutist avastust, et galaktikad moodustusid universumi ajaloos palju varem, kui seni arvati, lõi Stelios Kazantzidis Ohio osariigi ülikoolist ja tema meeskond uued arvutisimulatsioonid, mis näitavad, et esimesed ülimassiivsed mustad augud tekkisid tõenäoliselt nende varajaste galaktikate põrkumisel. ja sulandusid kokku. See juhtus tõenäoliselt esimese paari miljardi aasta jooksul pärast Suurt Pauku.
"Meie tulemused lisavad uue verstaposti struktuuri universumis kujunemise olulisele mõistmisele," ütles Kazantzidis.
Varem arvasid astronoomid, et galaktikad arenesid hierarhiliselt, kus gravitatsioon tõmbas kõigepealt kokku väikesed mateeria bitid ja need väikesed bitid tulid järk-järgult suuremate struktuuride moodustamiseks.
Kuid uued mudelid keeravad selle mõtte pähe.
"Koos nende teiste avastustega näitab meie tulemus, et suured struktuurid - nii galaktikad kui ka massiivsed mustad augud - kogunevad universumi ajaloos kiiresti," ütles ta. Hämmastaval kombel on see vastuolus hierarhilise struktuuri kujunemisega. Paradoks lahendatakse, kui mõistab, et tume mateeria kasvab hierarhiliselt, kuid tavaline mateeria seda ei tee. Tavaline asi, mis moodustab nähtavad galaktikad ja ülimassiivsed mustad augud, variseb tõhusamalt kokku ja see oli tõsi ka siis, kui universum oli väga noor, mis põhjustas galaktikate ja mustade aukude antihierarhilise moodustumise. "
See tähendab, et suured galaktikad ja ülimassiivsed mustad augud tulevad kiiresti kokku ning väiksemad bitid nagu meie Linnutee galaktika - ja selle keskel asuv suhteliselt väike must auk - moodustuvad aeglasemalt. Galaktikad, mis moodustasid need esimesed ülimassiivsed mustad augud, on endiselt ümber, ütles Kazantzidis.
Superarvutites tehtud uued simulatsioonid suutsid lahendada funktsioone, mis olid 100 korda väiksemad, ja paljastasid ühendatud galaktikate südames detaile vähem kui valgusaasta jooksul.
Seetõttu nägid astronoomid kahte asja: esiteks, galaktikate keskel asuv gaas ja tolm kondenseerusid tiheda tuumaketta moodustamiseks. Siis muutus ketas ebastabiilseks ning gaas ja tolm tõmbusid taas kokku, moodustades veelgi tihedama pilve, millest lõpuks tekkis ülimassiivne must auk.
Kazantzidis ütles, et mõju kosmoloogiale on kaugeleulatuv.
“Näiteks tuleb üle vaadata standardidee - et galaktika omadused ja selle keskse musta augu mass on omavahel seotud, kuna need kaks kasvavad paralleelselt. Meie mudelis kasvab must auk galaktikast palju kiiremini. Nii võib juhtuda, et musta auku ei reguleeri galaktika kasv üldse. Võib juhtuda, et galaktikat reguleerib musta augu kasv. ”
See uus mudel võiks aidata ka astronoome, kes otsivad taevast otseseid tõendeid Einsteini üldrelatiivsusteooria kohta: gravitatsioonilised lained.
Üldrelatiivsusteooria kohaselt oleksid kõik iidsed galaktikate ühinemised tekitanud massiivseid gravitatsioonilaineid - lainelisi ruume-ajajärjepidevust -, mille jäänused peaksid olema veel tänagi nähtavad.
Uued gravitatsioonilainete detektorid, näiteks NASA laserinterferomeetri kosmoseantenn, olid kavandatud nende lainete otseseks tuvastamiseks ja uue akna avamiseks astrofüüsikalistele ja füüsikalistele nähtustele, mida ei saa muul viisil uurida.
Nende katsete tulemuste tõlgendamiseks peavad teadlased teadma, kuidas ülimassiivsed mustad augud tekkisid varases universumis ja kuidas need tänapäeval kosmoses levivad. Uued arvutisimulatsioonid peaksid andma aimugi.
Sellel lingil näete galaktikate kokkupõrgete mudelite videoid.
Allikas: Ohio Riiklik Ülikool
