SUPERMASSIIVSED MUSTAD AUGUD VõI NENDE GALAKTIKAD? KUMB TULI ESIMESENA?

Send

Peaaegu kõigi Universumi galaktikate keskmes on supermassiivne must auk. Kuidas nad sinna jõudsid? Milline on suhe nende koletiste mustade aukude ja neid ümbritsevate galaktikate vahel?

Iga kord, kui astronoomid vaatavad universumis kaugemale, avastavad nad uusi saladusi. Nende mõistatuste mõistmiseks on vaja kõiki uusi tööriistu ja tehnikaid. Need saladused toovad kaasa rohkem saladusi. Ma ütlen, et tegemist on müstikaga kilpkonnadega täiesti allapoole.

Üks põnevamaid on kvaasarite avastamine, mõistmine, mis need on, ja veelgi sügavama mõistatuse paljastamine, kust need pärit on?

Nagu alati, lähen endast kaugemale, nii et kõigepealt lähme tagasi ja räägime kvaasarite avastamisest.

Veel 1950ndatel skaneerisid astronoomid raadioteleskoopide abil taeva ja leidsid kauges universumis klassi veidraid objekte. Nad olid väga heledad ja uskumatult kaugel; sadade miljonite või isegi miljardite valgusaastate kaugusel. Esimesed avastati raadiospektris, kuid aja jooksul leidsid astronoomid nähtava spektri veelgi lõõmavamat.

Astronoom Hong-Yee Chiu lõi mõiste “kvaasar”, mis tähendas kvasstellaarset objekti. Nad olid nagu tähed, paistades ühest punktiallikast, kuid need polnud selgelt tähed, mis kiirgasid rohkem kui terve galaktika.

Aastakümnete jooksul hämmastasid astronoomid kvasarite olemust, saades teada, et need on tegelikult mustad augud, toidavad ja kiirgavad aktiivselt kiirgust ning on miljardite valgusaasta kaugusel nähtavad.

Kuid need polnud tähemassi mustad augud, mis teadaolevalt olid pärit hiiglaslike tähtede surmast. Need olid ülimassiivsed mustad augud, mille Päikese mass oli miljon või isegi miljardeid kordi suurem.

Juba 1970. aastatel kaalusid astronoomid võimalust, et paljude teiste galaktikate, isegi Linnutee keskmes võivad olla need ülimaitsvad mustad augud.

Aastal 1974 avastasid astronoomid Linnutee keskmest raadioallika, mis kiirgab. See kandis nime Ambur A * tärniga, mis tähistab põnevat aatomite vaatevinklist.

See vastaks supermassiivse musta augu emissioonile, mis ei toitunud aktiivselt materjali. Meie enda galaktika võis olla kvaasar minevikus või tulevikus, kuid praegu, peale seda peent kiirgust, oli must auk enamasti vaikne.

Astronoomid pidid olema kindlad, mistõttu viisid nad läbi Linnutee keskpunkti infrapunaspektris üksikasjaliku uuringu, mis võimaldas neil näha tuuma varjavat gaasi ja tolmu nähtava valguse käes.

Nad avastasid Amburi A-tähe ümber tiirlevate tähtede rühma, näiteks Päikesest tiirlevad komeedid. Ainult must auk, mille Päikese mass on miljon korda suurem, võiks olla selline gravitatsiooniline ankur, mis piitsutab neid tähti sellistel veidratel orbiitidel.

Täiendavad uuringud leidsid Andromeda galaktika keskmes ülimassiivse musta augu, tegelikult näib, nagu oleksid need koletised peaaegu kõigi Universumi galaktikate keskpunktis.

Aga kuidas nad moodustasid? Kust nad tulid? Kas galaktika moodustas kõigepealt ja põhjustas musta augu moodustumise keskelt või moodustas must auk ja ehitas nende ümber galaktika?

Kuni viimase ajani oli see tegelikult endiselt üks astronoomia suurtest lahendamata saladustest. Sellegipoolest on astronoomid teinud palju uuringuid, kasutades üha tundlikumaid vaatluskeskusi, töötanud välja oma teooriad ja nüüd koguvad nad tõendusmaterjali, et aidata selle mõistatuse põhjani jõuda.

Astronoomid on välja töötanud kaks mudelit universumi suuremahulise struktuuri kokkusobitamiseks: ülalt alla ja alt üles.

Ülalt alla suunatud mudelis moodustas Suurest Paugust järelejäänud tohutu ürgse vesiniku pilvest korraga terve galaktiline superklaster. Superklaasi väärt tähed.

Kui pilv selle kokku võttis, keerles see üles ja viskas välja väiksemad spiraalid ja kääbusgalaktikad. Need oleks võinud hiljem kombineerida, et moodustada keerulisem struktuur, mida täna näeme. Supermassiivsed mustad augud oleksid nende galaktikate tihedate tuumadena moodustunud, kui nad kokku tuleksid.

Kui soovite oma mõtteid selle ümber mässida, mõelge tähelasteaiale, mis moodustas meie Päikese, ja hunnikule teistele tähtedele. Kujutage ette ühte gaasi- ja tolmupilve, mis moodustab selle sees mitu tähte. Aja jooksul tähed küpsesid ja triivisid üksteisest eemale.

See on ülalt alla. Üks suur sündmus, mis viib struktuuri, mida me täna näeme.

Alt üles suunatud mudelis kogunesid gaasi ja tolmu taskud suuremateks ja suuremateks massideks, moodustades lõpuks kääbusgalaktikad ja isegi klastrid ja superparved, mida me täna näeme. Galaktikate keskmes olevad ülimassiivsed mustad augud olid kasvanud kokkupõrgetest ja ühinemistest mustade aukude vahel, mis ületasid eoone.

Tegelikult arvavad astronoomid just seda, kuidas Päikesesüsteemis planeedid moodustusid. Tolmutükkide kaupa, meelitades üksteist suuremateks ja suuremateks teradeks, kuni miljonite aastate jooksul tekkisid planeedi suurused objektid.

Põhi üles, väikesed osad tulevad kokku.

Vahetult pärast Suurt Pauku oli kogu Universum uskumatult tihe. Kuid see polnud kõikjal ühesugune tihedus. Pisikesed kvantitatiivsed tiheduse kõikumised arenesid miljardite aastate jooksul laienemisel galaktilistesse superklastritesse, mida me täna näeme.

Ma tahan peatuda ja lasta sellel korraks su aju vajuda. Varases universumis olid tiheduse mikroskoopilised erinevused. Ja need variatsioonid said sadade miljonite valgusaastate struktuurideks, mida me täna näeme.

Kujutage ette kahte mängitavat jõudu, nagu juhtus Universumi laienemine. Ühelt poolt on teil üksteisega kokku tõmbuvate osakeste vastastikune raskus. Ja teisest küljest on teil olemas osakeste üksteisest eraldava Universumi laienemine. Galaktikate, klastrite ja superklastrite suuruse otsustas nende vastasjõudude tasakaalupunkt.

Kui väikesed tükid kokku tuleksid, saaksite selle alt üles moodustumise. Kui suured tükid kokku tuleks, saaksite selle ülalt alla moodustumise.

Kui astronoomid vaatavad suurimate mõõtmetega universumisse, siis vaatlevad nad klastrite ja superklastrite hulka nii palju, kui nad näevad - see toetab ülalt alla suunatud mudelit.

Teisest küljest näitavad vaatlused, et esimesed tähed moodustusid kõigest paarsada miljonit aastat pärast Suurt Pauku, mis toetab alt üles.

Nii et vastus on mõlemad?

Ei, moodsaim vaatlus annab alt üles suunatud protsessidele eelise.

Peamine on see, et gravitatsioon liigub valguse kiirusel, mis tähendab, et gravitatsiooniline vastasmõju üksteisest eemal levivate osakeste vahel on vajalik järelejõudmiseks, liikudes valguse kiirusele.

Teisisõnu, te ei saaks mingit superklassi väärt materjali kokku, vaid ainult tähe väärt materjal. Kuid need esimesed tähed olid valmistatud puhtast vesinikust ja heeliumist ning need võisid kasvada palju massiivsemaks kui tähed, mis meil täna on. Nad elaksid kiiresti ja sureksid supernoova plahvatustes, luues palju massiivsemaid mustaid auke kui praegu.

Esimesed protogalaksiad said kokku, kogudes kokku need esimesed koletise mustad augud ja neid ümbritsevad massiivsed tähed. Ja siis miljonite ja miljardite aastate jooksul ühinesid need mustad augud ikka ja jälle, kogudes miljoneid ja isegi miljardeid kordi Päikese massi. Nii saime tänapäevased galaktikad, mida täna näeme.

Hiljuti tehti seda järeldust toetav tähelepanek. Selle aasta alguses teatasid astronoomid ülikergete mustade aukude avastamisest suhteliselt pisikeste galaktikate keskpunktis. Meie enda Linnutees on ülimassiivne must auk 4,1 miljonit korda suurem kui Päikese mass, kuid see moodustab ainult 0,01% galaktika kogumassist.

Kuid Utahi ülikooli astronoomid leidsid kaks ülikompaktset galaktikat, mille mustade aukude suurus on vastavalt 4,4 miljonit ja 5,8 miljonit korda suurem kui Päikese mass. Ja veel, mustad augud moodustavad nende vastuvõtvate galaktikate massist 13 ja 18 protsenti.

Arvatakse, et need galaktikad olid kunagi normaalsed, kuid põrkasid teiste galaktikatega kokku juba varem Universumi ajaloos, nende tähed võeti ära ja sülitati seejärel välja, et kosmoses ringi liikuda.

Nad on nende varase ühinemise sündmuste ohvrid, mis on tõestus tapatalgutest, mis juhtusid varases universumis, kui ühinemised toimusid.

Me räägime alati universumis lahendamata saladustest, kuid seda astronoomid hakkavad välja mõtlema.

Tundub kõige tõenäolisem, et universumi struktuur, mida me täna näeme, moodustas alt üles. Esimesed tähed said kokku protogalaksiaks, suredes supernoovaks, moodustades esimesed mustad augud. Universumi struktuur, mida me täna näeme, on miljardite aastate pikkuse moodustumise ja hävimise lõpptulemus. Supermassiivsete mustade aukudega, mis aja jooksul kokku tulevad.

Kui James Webbi-sugused teleskoobid tööle jõuavad, peaksime nägema neid tükke vaadeldava universumi ääres.