U središtu je gotovo svake galaksije u Svemiru supermasivna crna rupa. Kako su stigli tamo? Kakav je odnos između tih crnih rupa čudovišta i galaksija koje ih okružuju?
Svaki put kada astronomi pogledaju dalje u Svemir, otkrivaju nove misterije. Ove misterije zahtijevaju sve nove alate i tehnike za razumijevanje. Ove misterije vode do više misterija. Ono što želim reći je da su tajanstvene kornjače sve dolje.
Jedno od najfascinantnijih je otkriće kvazara, razumijevanje onoga što oni jesu i otkrivanje još dublje misterije, odakle oni dolaze?
Kao i uvijek, prednjačim, pa se prvo vratimo i razgovaramo o otkriću kvazara.
Još u pedesetim godinama prošlog stoljeća astronomi su skenirali nebo pomoću radioteleskopa i pronašli klasu bizarnih objekata u dalekom svemiru. Bili su vrlo svijetli i nevjerojatno daleko; stotine milijuna ili čak milijarda svjetlosnih godina. Prvi su otkriveni u radijskom spektru, ali s vremenom su astronomi još više zasmetali u vidljivom spektru.
Astronom Hong-Yee Chiu skovao je termin "kvazar", koji je važio za kvazi zvjezdani objekt. Bili su poput zvijezda, blistale su iz izvora s jedne točke, ali očigledno nisu bile zvijezde koje su blještale s više zračenja nego cijela galaksija.
Kroz desetljeća astronomi su zagonetali prirodu kvazara, saznajući da su oni zapravo crne rupe, aktivno se hraneći i izbacujući zračenje, vidljivi u milijardama svjetlosnih godina.
Ali nisu bile zvijezde crne rupe zvijezde, za koje se znalo da su pogibale divovske zvijezde. To su bile supermasivne crne rupe, s milijunima ili čak milijardama puta većim od Sunca.
Još 1970-ih astronomi su smatrali mogućnost da bi u srcu mnogih drugih galaksija mogle postojati ove supermasivne crne rupe, čak i Mliječni put.
1974. astronomi su otkrili radio izvor u središtu Mliječnog puta koji emitira zračenje. Naslovili su ga Strijelac A *, zvjezdicom koja u perspektivi "uzbuđenih atoma" označava "uzbudljivo".
To bi odgovaralo emisiji supermasivne crne rupe koja se ne hrani aktivno materijalom. Naša vlastita galaksija mogla je biti kvazar u prošlosti ili budućnosti, ali upravo je crna rupa uglavnom bila tiha, osim ovog suptilnog zračenja.
Astronomi su trebali biti sigurni, pa su izveli detaljno istraživanje samog središta Mliječnog puta u infracrvenom spektru, što im je omogućilo da vide kroz plin i prašinu koja zatamnjuje jezgru u vidljivoj svjetlosti.
Otkrili su skupinu zvijezda u orbiti oko A zvijezde Strijelca, poput kometa koji kruže oko Sunca. Samo crna rupa s milijun puta većom masom Sunca mogla bi pružiti vrstu gravitacijskog sidra kojim bi se zvijezde mogle udarati po tako bizarnim orbitama.
Daljnjim istraživanjima otkriveno je supermasivna crna rupa u srcu galaksije Andromeda, u stvari, čini se kao da su ta čudovišta u središtu gotovo svake galaksije u Svemiru.
Ali kako su se formirali? Odakle su došli? Je li prvo nastala galaksija i uzrokovala da se crna rupa formira u sredini, ili se formirala crna rupa i izgradila galaksiju oko njih?
Donedavno je to zapravo bila još jedna od velikih nerazriješenih misterija u astronomiji. To je rečeno, astronomi su napravili obilje istraživanja, koristeći sve osjetljivije opservatorije, razradili svoje teorije i sada prikupljaju dokaze koji bi pomogli da se dosegne do dna ove misterije.
Astronomi su razvili dva modela kako se spojila velika struktura Svemira: odozdo prema dolje i odozdo prema gore.
U modelu odozgo, čitav galaktički superklaster stvorio se odjednom iz ogromnog oblaka prvobitnog vodika preostalog od Velikog praska. Zvijezde vrijedi kao superklaster.
Kad se oblak sastavio, on se zaletio, izbacujući manje spirale i patuljaste galaksije. Oni bi se kasnije mogli kombinirati kako bi tvorili složeniju strukturu kakvu danas vidimo. Supermasivne crne rupe nastale bi kao guste jezgre ovih galaksija kad bi se spojile.
Ako želite ovuda zaključiti, razmislite o zvjezdanoj rasadnici koja je oblikovala naše Sunce i gomilu drugih zvijezda. Zamislite jedan oblak plina i prašine koji formira više zvijezdanih sustava unutar njega. Vremenom su zvijezde sazrile i odmakle jedna od druge.
To je odozdo prema dolje. Veliki događaj koji dovodi do strukture koju danas vidimo.
U modelu odozdo prema gore, džepovi plina i prašine skupljeni u veće i veće mase, s vremenom tvoreći patuljaste galaksije, pa čak i grozdove i superklastere koje danas vidimo. Supermasivne crne rupe u srcu galaksija izrasle su iz sudara i spajanja crnih rupa tijekom eona.
Zapravo, tako astronomi misle kako su planete u Sunčevom sustavu formirane. Komadima prašine koji se privlače jedan za drugo u veća i veća zrna sve dok se objekti veličine planete nisu oblikovali tijekom milijuna godina.
Spodaj, mali dijelovi se spajaju.
Ubrzo nakon Velikog praska, čitav Svemir bio je nevjerojatno gust. Ali nije svugdje bila ista gustoća Sitne kvantne fluktuacije gustoće u početku su se razvijale tijekom milijardi godina širenja u galaktičke superklastere kakve danas vidimo.
Želim prestati i pustiti da ovo na trenutak tone u vaš mozak. U ranom Svemiru postojale su mikroskopske razlike u gustoći. I ove su varijacije postale strukture stotine milijuna svjetlosnih godina koje danas vidimo.
Zamislite da se dvije sile igraju kako se dogodilo širenje Univerzuma. S jedne strane imate međusobnu gravitaciju čestica koje se međusobno povlače. S druge strane, imate širenje Svemira odvajajući čestice jedna od druge. O veličini galaksija, klastera i superklastera odlučivale su točke ravnoteže tih suprotstavljenih sila.
Ako bi se mali komadi zbližili, tada ćete dobiti taj oblik odozdo prema gore. Ako se skupe veliki komadi, dobit ćete sastav odozgo.
Kad astronomi gledaju u svemir na najvećim mjerilima, promatraju nakupine i superklasere koliko mogu vidjeti - što podržava model odozdo prema dolje.
S druge strane, promatranja pokazuju da su prve zvijezde nastale samo nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska, koji podržava odozdo prema gore.
Dakle, odgovor je oboje?
Ne, najmodernija zapažanja daju prednost procesima odozdo prema gore.
Ključno je da se gravitacija kreće brzinom svjetlosti, što znači da su gravitacijske interakcije među česticama koje se šire jedna od druge potrebne kako bi dohvatile kretanje brzinom svjetlosti.
Drugim riječima, ne biste dobili materijal koji vrijedi kao superklasta, a samo zvijezda vrijedi. Ali ove prve zvijezde bile su izrađene od čistog vodika i helija i mogle bi rasti mnogo masivnije od zvijezda koje danas imamo. Živjeli bi brzo i umirali u eksplozijama supernove, stvarajući mnogo masivnije crne rupe nego danas.
Prvi protogalaksije okupili su se, sakupljajući ove prve crne rupe čudovišta i ogromne zvijezde koje ih okružuju. A onda su se, tijekom milijuna i milijardi godina, te crne rupe spajale iznova i iznova, skupljajući milijune, pa čak i milijarde puta veću masu Sunca. Tako smo dobili moderne galaksije kakve danas vidimo.
Nedavno je bilo opažanje koje podupire ovaj zaključak. Početkom ove godine astronomi su najavili otkriće supermasivne crne rupe u središtu relativno malenih galaksija. U našem mliječnom putu supermasivna crna rupa je 4,1 milijuna puta veća od Sunčeve mase, ali čini samo 0,01% ukupne mase galaksije.
Ali astronomi sa Sveučilišta u Utahu pronašli su dvije ultrakompaktne galaksije s crnim rupama od 4,4 milijuna, odnosno 5,8 milijuna puta veće od mase Sunca. Pa ipak, crne rupe čine 13 i 18 posto mase njihovih galaksija domaćina.
Razmišljanje je da su te galaksije nekada bile normalne, ali su se sudarale s drugim galaksijama ranije u povijesti Svemira, lišene su im zvijezde, a zatim su pljuštene da lutaju kosmosom.
Žrtve su tih ranih događaja spajanja, dokaz o pokolju koji se dogodio u ranom Svemiru u vrijeme spajanja.
Uvijek govorimo o neriješenim misterijama u Svemiru, ali ovo su astronomi koji počinju zagonetiti.
Čini se da je najvjerojatnije da je struktura Svemira koju danas vidimo formirana odozdo prema gore. Prve zvijezde okupile su se u protogalaksije, umirući kao supernova stvarajući prve crne rupe. Struktura Svemira koju danas vidimo krajnji je rezultat milijardi godina formiranja i uništenja. Supermasivne crne rupe s vremenom se okupljaju.
Jednom kada će teleskopi poput Jamesa Webba započeti s radom, trebali bismo biti u mogućnosti vidjeti kako se ovi komadi sastaju, na samom rubu svemira koji se može promatrati.
Podcast (zvuk): Preuzimanje (Trajanje: 11:06 - 3,8 MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Preuzimanje (Trajanje: 11:06 - 143.0MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
