Super-masivne crne rupe (SMBH) teško je objasniti. Smatra se da su ove gargantuanske neobičnosti u središtu svake velike galaksije (naša Mliječna staza ima), ali njihova prisutnost tamo ponekad pobija lako objašnjenje. Koliko znamo, crne rupe nastaju kada se divovske zvijezde urušavaju. Ali to objašnjenje ne odgovara svim dokazima.
Teorija zvjezdanih kolapsa dobro objašnjava većinu crnih rupa. U toj teoriji, zvijezdi barem pet puta masivnijoj od našeg Sunca, počne nestajati goriva pred kraj svog života. Budući da je vanjski tlak nuklearne fuzije zvijezde ono što ga podržava protiv unutarnje gravitacije iz vlastite mase, nešto se mora dati kada potroši gorivo.
Zvijezda prolazi eksploziju hipernove, a zatim se urušava u sebe. Ostalo je crna rupa. Astrofizičari misle kako SMBH počinju na ovaj način i izrastaju u njihove ogromne veličine u osnovi se "hraneći" drugom materijom. Oni dobivaju nabreknuće veličine i sjede u sredini svoje gravitacije poput pauka koji se topi usred njegove mreže.
Problem s tim objašnjenjem je što traje dugo vremena.
Vani, u Svemiru, znanstvenici su primijetili SMBH-ove koji su drevni. U ožujku ove godine skupina astronoma objavila je otkriće 83 SMBH-a koji su toliko drevni da su prkosili našem razumijevanju. 2017. astronomi su otkrili crnu rupu od 800 milijuna solarnih masa koja je u potpunosti formirana samo 690 milijuna godina nakon Velikog praska. Nastali su u ranijim danima svemira, prije nego što je došlo vrijeme da prerastu u svoje supermasivne oblike.
Mnoge od tih SMBH su milijarde puta masovnije od Sunca. Oni su na tako velikim crvenim pomacima, da su se moraju formirati u prvih 800 milijuna godina nakon Velikog praska. Ali, to nije dovoljno vremena da ih model zvjezdanih kolapsa objasni. Pitanje s kojim se suočavaju astrofizičari jest kako su te crne rupe postale toliko velike u tako malo vremena?
Par istraživača sa zapadnog sveučilišta u Ontariju u Kanadi, misle da su to shvatili. Oni imaju novu teoriju nazvanu "izravni kolaps" koja objašnjava ove nevjerojatno drevne SMBH.
Njihov rad naslovljen je „Masovna funkcija supermasivnih crnih rupa u scenariju izravnog kolapsa“ i objavljen je u časopisima The Astrophysical Journal Letters. Autori su Shantanu Basu i Arpan Das. Basu je priznati stručnjak u ranim fazama stvaranja zvijezda i evolucije protoplanetarnog diska. Takođe je profesor astronomije na Zapadnom sveučilištu. Das je također iz zapadnog Odjela za fiziku i astronomiju.
Njihova teorija izravnog urušavanja kaže da su se drevne super-masivne crne rupe izuzetno brzo formirale u vrlo kratkim vremenskim razdobljima. Tada su odjednom prestali rasti. Oni su razvili novi matematički model kako bi objasnili ove drevne crne rupe koje se brzo formiraju. Kažu da granica Eddington, koja je ravnoteža između zvijezde vanjske zračne sile i unutarnje gravitacijske sile, igra ulogu.
U tim crnim rupama s direktnim urušavanjem, Eddingtonova granica regulira rast mase, a istraživači kažu da te drevne crne rupe mogu čak i malo preseći tu granicu, u onome što nazivaju super-Eddingtonovim akumulacijom. Tada je, zbog zračenja drugih zvijezda i crnih rupa, njihova proizvodnja zaustavljena.
"Supermasivne crne rupe imale su samo kratak vremenski period u kojem su mogle brzo rasti i onda su u jednom trenutku zbog sve radijacije u svemiru stvorene drugim crnim rupama i zvijezdama njihova proizvodnja prestala", objašnjava Basu u priopćenje za javnost. "To je scenarij izravnog kolapsa."
"Ovo su neizravni opažajni dokazi da crne rupe potječu od izravnog urušavanja, a ne iz zvjezdanih ostataka", rekao je Basu.
Ova nova teorija pruža učinkovito objašnjenje onoga što je već neko vrijeme trnovito pitanje u astronomiji. Basu vjeruje da se ovi novi rezultati mogu upotrijebiti u budućim promatranjima kako bi se zaključilo povijest nastanka izuzetno masivnih crnih rupa koje postoje u našim vrlo ranim vremenima.
Izvori:
- Priopćenje za javnost: Istraživači osvjetljavaju podrijetlo crnih rupa
- Istraživački rad: Masovna funkcija supermasivne crne rupe u scenariju izravnog kolapsa
- Svemirski magazin: Prevelik, prerano. Čudovišna crna rupa viđena ubrzo nakon velikog praska
- Sveučilište Princeton: Astronomi otkrili su 83 supermasivne crne rupe u ranom svemiru
- Wikipedia: Eddington Svjetlost (granica)
