To je jedna od zagonetki kozmologije i evolucije zvijezde: kako su supermasivne crne rupe postale tako ... dobro, super-masivna ...u ranom Svemiru, kad naizgled nije prošlo dovoljno vremena da sami akumuliraju svoju masu kroz postupke stalnog nakupljanja? Potrebno je neko vrijeme da pojedete milijardu solarnih masa, čak i sa zdravim apetitom i puno unutar gravitacijskog dosega. Ali tu su još i one: crne rupe čudovišta česte su u nekim od najudaljenijih galaksija, izazivajući prijevremeni rast čak i dok je Svemir upravo slavio svoj milijarditi rođendan.
Sada, nedavna otkrića istraživača iz Caltecha sugeriraju da su ti drevni SMB nastali smrću određenih vrsta prvobitnih divovskih zvijezda, egzotičnih zvjezdanih dinosaura koji su rasli veliki i umrli mladi. Za vrijeme njihovog nasilnog kolapsa ne samo jedan, već dva stvaraju se crne rupe, a svaka skuplja svoju masu prije nego što se na kraju spoji u jedno supermasivno čudovište.
Pogledajte simulaciju i doznajte više o tome kako se to događa u nastavku:
Iz vijesti iz Caltech-a Jessice Stoller-Conrad:
Kako bi istražio porijeklo mladih supermasivnih crnih rupa, Christian Reisswig, postdoktorski znanstveni suradnik NASA-e Einstein na Caltechu i Christian Ott, docent teorijske astrofizike, okrenuli su se modelu koji uključuje supermasivne zvijezde. O ove divovske, prilično egzotične zvijezde, pretpostavlja se da su postojale samo kratko vrijeme u ranom Svemiru.
Pročitajte više: Kako crne rupe postaju super masivne?
Za razliku od običnih zvijezda, supermasivne zvijezde stabilizirane su protiv gravitacije uglavnom vlastitim fotonskim zračenjem. U vrlo masivnoj zvijezdi, fotonsko zračenje - vanjski tok fotona koji nastaje zbog vrlo visokih unutrašnjih temperatura zvijezde - gura plin iz zvijezde prema van, nasuprot gravitacijskoj sili koja povlači gas natrag unutra.
Tijekom svog života, supermasivna zvijezda se polako hladi zbog gubitka energije emisijom fotonskog zračenja. Kako se zvijezda hladi, ona postaje kompaktnija, a njena središnja gustoća polako se povećava. Taj proces traje nekoliko milijuna godina dok zvijezda nije postigla dovoljnu kompaktnost da bi se gravitacijska nestabilnost upustila i da bi se zvijezda mogla gravitacijski srušiti.
Prethodne studije predviđale su da kada se supermasivne zvijezde sruše, oni zadržavaju sferni oblik koji eventualno postaje spljošten zbog brze rotacije. Ovaj oblik naziva se osiimetrična konfiguracija. Uključujući činjenicu da se zvijezde koje se vrlo brzo okreću, sklone su sitnim uznemirenostima, Reisswig i njegovi kolege predvidjeli su da bi ove smetnje mogle prouzročiti odstupanje zvijezda une-osametrični oblici tijekom urušavanja. Takve u početku malene uznemirenosti brzo bi rasle, što bi u konačnici uzrokovalo nakupljanje plinova unutar zvijezde koja se urušava i stvaranja fragmenata visoke gustoće.
"Rast crnih rupa do supermasivne ljestvice u mladom svemiru čini se mogućim samo ako je masa" sjemena "predmeta koji se urušava već dovoljno velika."
- Christian Reisswig, postdoktorski suradnik NASA-e Einstein na Caltechu
Ti bi fragmenti zaobišli središte zvijezde i postajali bi sve gušći dok su skupljali materiju tijekom kolapsa; povećali bi i temperaturu. A onda, kaže Reisswig, "počinje zanimljiv učinak." Pri dovoljno visokim temperaturama bilo bi dovoljno energije na raspolaganju da se elektroni i njihove čestice, odnosno pozitroni, spoje u ono što je poznato kao para elektrona-pozitrona. Stvaranje parova elektrona-pozitrona uzrokovalo bi gubitak pritiska, što bi dodatno ubrzalo kolaps; kao rezultat toga, dva bi orbite fragmenta na kraju postala toliko gusta da bi se pri svakom nakupinu mogla stvoriti crna rupa. Par crnih rupa mogao bi se tada spirali oko druge prije spajanja postati jedna velika crna rupa.
"Ovo je novo otkriće", kaže Reisswig. "Nitko nikada nije predvidio da bi jedna zvijezda koja se ruši mogla stvoriti par crnih rupa koje se tada spajaju."
Ovi su nalazi objavljeni u Pisma o fizičkom pregledu tjedan 11. listopada. Izvor: Caltech vijesti članak Jessica Stoller-Conrad.
