„Co było pierwsze, galaktyka czy jej potworna czarna dziura?”
Technicznie rzecz biorąc, jest to starsza tajemnica niż jajko czy kura – chociaż dowiedzieliśmy się o tym stosunkowo niedawno. Według nowych badań naukowcy mogą wreszcie poznać odpowiedź.
Od dawna uważa się, że supermasywne czarne dziury, które istniały u zarania dziejów, ukształtowały otaczające je galaktyki, przyspieszając tempo powstawania gwiazd w galaktykach, a tym samym wpływając na ewolucję całego Wszechświata. Jednak teraz ponowna analiza danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) sugeruje, że te czarne dziury mogły istnieć przez pierwsze 50 milionów lat naszego Wszechświata liczącego 13,8 miliarda lat, prowadząc do powstawania gwiazd w tak młodym wieku.
Wyniki mogą podważyć pogląd, że czarne dziury po prostu się tworzą Po Pojawiły się pierwsze gwiazdy i galaktyki.
Powiązany: Czy we wnętrzu Słońca utknęła czarna dziura? Nie, ale właśnie dlatego naukowcy zastanawiają się
„Wiemy, że te masywne czarne dziury istnieją w centrach galaktyk w pobliżu naszej Drogi Mlecznej, ale największą niespodzianką jest teraz to, że były one obecne również we wczesnym Wszechświecie i były prawie jak cegiełki lub nasiona wczesnych galaktyk” – Joseph powiedział. Silk, lider zespołu i profesor na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa, powiedział w oświadczeniu. „Naprawdę przyspieszyli wszystko, jak gigantyczne megafony podczas powstawania gwiazd, co stanowi całkowite odwrócenie tego, co wcześniej uważaliśmy za możliwe – do tego stopnia, że może to całkowicie zachwiać naszą wiedzą na temat powstawania galaktyk”.
Powiązany: Naukowcy odkryli czarną dziurę, która zasilała fontannę gazu molekularnego w starożytnym wszechświecie
Silk wskazuje na fakt, że odległe, wczesne galaktyki, którym przygląda się Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba od chwili, gdy zaczął wysyłać dane na Ziemię latem 2022 r., są jaśniejsze, niż oczekiwano.
Sugeruje to, że galaktyki są już wypełnione niezwykle dużą liczbą gwiazd i supermasywnych czarnych dziur; Jeśli to prawda, oznacza to, że nasze obecne teorie dotyczące wzrostu galaktyk mogą wymagać rewizji.
„Uważamy, że czarna dziura wypływa na zewnątrz z rozdrobnionych obłoków gazu, zamieniając je w gwiazdy i dramatycznie przyspieszając tempo powstawania gwiazd” – powiedział Silk. „W przeciwnym razie bardzo trudno jest zrozumieć, skąd wzięły się te jasne galaktyki, ponieważ we wczesnym Wszechświecie są one zwykle mniejsze. Dlaczego, u licha, na Ziemi gwiazdy miałyby powstawać tak szybko?”
Obecnie najszerzej akceptowane teorie ewolucji kosmicznej sugerują, że wczesne kosmiczne czarne dziury powstały, gdy masywne gwiazdy wyczerpały zapasy paliwa potrzebne do syntezy jądrowej. Z kolei gwiazdy te zapadły się i utworzyły czarne dziury w późniejszych epokach wszechświata. Oznacza to, że czarne dziury musiały pojawić się po uformowaniu się gwiazd, które je zrodziły, a także przed pojawieniem się pierwszych gromad galaktyk.
Jednakże Silk i jego współpracownicy odkryli, że wydaje się, że czarne dziury i galaktyki współistniały w całym starożytnym Wszechświecie, wpływając na siebie nawzajem już 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Silk twierdzi, że okres ten odpowiadałby pierwszym dniom stycznia tylko wtedy, gdyby historię wszechświata skondensowano w roku kalendarzowym.
Zmiażdżony we wczesnym wszechświecie
Ogromny wpływ grawitacyjny czarnych dziur oznacza, że nic (nawet światło) nie może wydostać się z ich zewnętrznych granic, zwanych horyzontem zdarzeń. Oznacza to dla nas, że wszystkiego, co leży poza tymi granicami, nie można zobaczyć bezpośrednio.
Ale poza horyzontem zdarzeń nadal coś się dzieje. Grawitacja czarnej dziury jest wciąż wystarczająco intensywna, aby wytworzyć gwałtowne warunki dla otaczającej ją materii i niefortunnie jest, gdy czarna dziura spada zbyt blisko horyzontu zdarzeń, podgrzewając ją i powodując jasny przepływ. Materia ta mogłaby zostać połknięta lub skierowana na bieguny czarnej dziury, gdzie eksplodowałaby z prędkością bliską prędkości światła w postaci dżetów lub wiatrów.
Czarne dziury, które aktywnie żywią się taką materią, mogą zasilać tak zwane aktywne jądra galaktyczne (AGN), czyli obszary w galaktykach, które mogą przyćmić połączone światło wszystkich gwiazd w samych galaktykach.
Silk uważa, że fakt, że czarne dziury działają w ten sposób jak „akceleratory cząstek kosmicznych”, umożliwił Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba odkrycie tak wielu z nich we wczesnym wszechświecie.
„Nie widzimy tych gwałtownych wiatrów ani dżetów z bardzo daleka, ale wiemy, że muszą tam być, ponieważ widzimy tak wiele czarnych dziur we wczesnym wszechświecie” – wyjaśnił Silk. „Te masywne wiatry pochodzące z czarnych dziur miażdżą pobliskie obłoki gazu i zamieniają je w gwiazdy. To brakujące ogniwo wyjaśnia, dlaczego te pierwsze galaktyki były znacznie jaśniejsze, niż się spodziewaliśmy”.
Wszechświat przechodził przez fazę (lub dwie fazy)
Zespół odpowiedzialny za te badania postawił hipotezę, że wczesny Wszechświat miał dwie odrębne fazy. W pierwszym etapie szybkie dżety z czarnych dziur przyspieszałyby narodziny gwiazd. Druga faza rozpoczęłaby się, gdy te odpływy osłabłyby.
Następnie, gdy Wszechświat miał około kilkuset milionów lat, masywne obłoki gazu zostały zmuszone do zapadnięcia się w wyniku intensywnych burz magnetycznych wywoływanych przez supermasywne czarne dziury. Spowodowałoby to nowy okres intensywnego i szybkiego powstawania gwiazd, które znacznie przekracza tempo narodzin gwiazd obserwowane w nowszych galaktykach.
Dlatego powstawanie gwiazd mogło zostać zahamowane, ponieważ masywne wypływy z supermasywnych czarnych dziur przeszły w stan oszczędzający energię, odcinając dopływ gazu do galaktyk, w których mogą powstawać gwiazdy.
„Myśleliśmy, że początkowo galaktyki powstały w wyniku zapadnięcia się gigantycznej chmury gazu” – wyjaśnił Silk. „Wielką niespodzianką jest to, że w środku tego obłoku znajdowało się ziarno – duża czarna dziura – które pomogło szybko przekształcić wnętrze tego obłoku w gwiazdy w znacznie większym tempie, niż się spodziewaliśmy. I tak powstały pierwsze galaktyki niesamowicie jasny.”
Zespół nie tylko wierzy, że przyszłe dane z JWST mogą dostarczyć dokładniejszej liczby wczesnych gwiazd i supermasywnych czarnych dziur, co potwierdzi nową teorię, ale badacze są również przekonani, że warty 10 miliardów dolarów teleskop kosmiczny może dostarczyć odpowiedzi na fundamentalne pytania, które odkryto w pobliżu Ziemi.
„Najważniejsze pytanie brzmi: jakie były nasze początki? Słońce jest jedną gwiazdą ze 100 miliardów gwiazd Drogi Mlecznej, a pośrodku znajduje się również masywna czarna dziura. Jaki jest między nimi związek?” – podsumował Silk. „W ciągu roku będziemy mieli znacznie lepsze dane i na wiele naszych pytań zaczniemy szukać odpowiedzi”.
Wyniki badań zespołu opublikowano w styczniu Listy do dzienników astrofizycznych .
„Certyfikowany guru kulinarny. Internetowy maniak. Miłośnik bekonu. Miłośnik telewizji. Zapalony pisarz. Gracz.”
More Stories
Firma zajmująca się planowaniem powierzchni handlowych CADS postrzega technologię jako odpowiedź na Święta Wielkanocne i inne sezonowe wyzwania w 2024 r. — Retail Technology Innovation Hub
Astronomowie odkryli, że woda unosi się w części przestrzeni, która tworzy planetę
Tęskniłam za nim bardzo długo! Satelita NASA i martwy rosyjski statek kosmiczny zbliżają się do siebie na swojej orbicie