Ülimassiivseid mustaid auke (SMBH) on raske seletada. Arvatakse, et need hiiglaslikud eripärad on iga suure galaktika keskmes (meie Linnuteel on üks), kuid nende olemasolu seal trügib vahel hõlpsasti. Niipalju kui me teame, tekivad hiiglaslike tähtede varisemisel mustad augud. Kuid see seletus ei sobi kõigi tõenditega.
Tähtede kokkuvarisemise teooria teeb enamiku mustade aukude selgitamiseks head tööd. Selles teoorias hakkab meie päikesest vähemalt viis korda massiivsemal tähel eluea lõpul kütus otsa saama. Kuna tähe tuumasünteesi välimine rõhk toetab seda tema enda massist tuleneva sisemise gravitatsiooni korral, peab midagi andma, kui kütus otsa saab.
Täht läbib hüpernova plahvatuse, seejärel kukub kokku ise. Mis jääb, on must auk. Astrofüüsikud arvavad, et SMBH-d saavad alguse just selliselt ja kasvavad tohutuks suuruseks, sisuliselt “toitudes” muudest asjadest. Need paisuvad ja istuvad oma raskusjõu keskel nagu ämblik, kes nuumatakse keset oma veebi.
Selle selgituse probleem on see, et selle toimumine võtab kaua aega.
Universumis on teadlased täheldanud iidseid SMBH-sid. Selle aasta märtsis teatas rühm astronoome 83 83 SMBH avastamisest, mis on nii iidsed, et nad trotsisid meie mõistmist. 2017. aastal avastasid astronoomid 800 miljoni päikese massi musta augu, mis oli täielikult moodustatud alles 690 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Need tekkisid universumi varasematel päevadel, enne kui oli aeg kasvada nende ülimassiivseteks vormideks.
Paljud neist SMBHdest on miljardeid kordi massilisemad kui Päike. Nad on nii kõrgel punasel vahetusel, et nad pidid olema moodustatud esimese 800 miljoni aasta jooksul pärast Suurt Pauku. Kuid tähtede kokkuvarisemise mudeli jaoks pole nende selgitamiseks piisavalt aega. Astrofüüsikute ees seisab küsimus, kuidas need mustad augud nii väikese aja jooksul nii suureks said?
Kanadas Ontarios asuva Lääne ülikooli teadlaste paar arvab, et nad on selle välja mõelnud. Neil on uus teooria nimega "otsene kokkuvarisemine", mis selgitab neid uskumatult iidseid SMBH-sid.
Nende ettekanne kannab pealkirja “Supermassiivsete mustade aukude massifunktsioon otsese kokkuvarisemise stsenaariumi korral” ja see on avaldatud ajakirjas The Astrophysical Journal Letters. Autorid on Shantanu Basu ja Arpan Das. Basu on tähtede moodustumise ja protoplaneetilise ketta evolutsiooni varases staadiumis tunnustatud ekspert. Ta on ka Lääne ülikooli astronoomiaprofessor. Das on pärit ka Westerni füüsika ja astronoomia osakonnast.
Nende otsene kokkuvarisemise teooria ütleb, et iidsed ülimassiivsed mustad augud tekkisid väga kiiresti väga lühikese aja jooksul. Siis järsku lõpetasid nad kasvu. Nad töötasid välja uue matemaatilise mudeli, et selgitada neid kiiresti moodustuvaid iidseid mustaid auke. Nende sõnul mängib rolli Eddingtoni piir, mis on tasakaal tähe välise kiirgusjõu ja sissepoole suunatud gravitatsioonijõu vahel.
Nendes otsese kokkuvarisemisega mustades aukutes reguleerib Eddingtoni piir massikasvu ja teadlased väidavad, et need iidsed mustad augud võivad isegi ületada seda piiri väikese koguse võrra, mida nad nimetavad super-Eddingtoni akretsiooniks. Siis muude tähtede tekitatud kiirguse ja mustade aukude tõttu nende tootmine peatus.
“Supermassiivsetel mustadel aukutel oli vaid lühike periood, kus nad suutsid kiiresti kasvada ja siis mingil hetkel muude muude mustade aukude ja tähtede tekitatud kiirguse tõttu nende tootmine peatus,” selgitab Basu pressiteade. "See on otsese kokkuvarisemise stsenaarium."
"See on kaudne vaatluslik tõendusmaterjal selle kohta, et mustad augud on pärit otsestest varisemistest, mitte tähtede jäänustest," ütles Basu.
See uus teooria pakub tõhusat selgitust astronoomia keerukale probleemile juba mõnda aega. Basu usub, et neid uusi tulemusi saab kasutada tulevaste vaatluste abil meie universumi väga varajastel aegadel eksisteerivate äärmiselt massiivsete mustade aukude tekkeloo järeldamiseks.
Allikad:
- Pressiteade: teadlased säravad musta augu päritolu osas valgust
- Uurimistöö: Supermassiivsete mustade aukude massfunktsioon otsese kokkuvarisemise stsenaariumis
- Kosmoseajakiri: liiga suur, liiga kiiresti. Koletis must auk, mida nähti veidi pärast suurt pauku
- Princetoni ülikool: astronoomid avastavad varases universumis 83 supermassiivset musta auku
- Vikipeedia: Eddingtoni heledus (limiit)
