یک معمای دیرینه درباره سیاهچاله های ابرپرجرم اولیه بالاخره می تواند حل شود

یک معمای دیرینه درباره سیاهچاله های ابرپرجرم اولیه بالاخره می تواند حل شود

در چند سال گذشته، از آنجایی که ما توانسته‌ایم عمیق‌تر و عمیق‌تر به کیهان اولیه نگاه کنیم، اخترشناسان چیزی بسیار گیج‌کننده را کشف کردند.

قبل از اینکه کیهان یک میلیارد سال قدمت داشته باشد، غول‌پیکر بود. سیاه‌چاله‌ها تا بیش از یک میلیارد برابر جرم خورشید به نحوی شکل گرفته بود. با توجه به آنچه در مورد شکل گیری و رشد سیاهچاله ها می دانیم، توضیح حضور و اندازه این غول ها بسیار چالش برانگیز است. چگونه به آنجا رسیدند، خیلی زود پس از بیگ بنگ؟ و چگونه آنها تا این حد در معرض خطر قرار گرفتند؟

 

اکنون، شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای منشأ پیدا کرده‌اند که توضیح می‌دهد که چگونه آنها بدون نیاز به شرایط عجیب و غریب شکل گرفته‌اند: مخازن نادری از گاز سرد متلاطم که به ستاره‌هایی پرجرم‌تر از هر چیزی در کیهان امروزی سقوط کردند. اینها دانه های عظیمی بودند که به سیاهچاله های کلان پرجرم تبدیل شدند.

“ما امروز سیاهچاله های پرجرم را در مرکز اکثر کهکشان های پرجرم پیدا می کنیم که می تواند میلیون ها یا میلیاردها برابر جرم خورشید باشد. اما در سال ۲۰۰۳، ما شروع به یافتن اختروش‌ها کردیم – سیاهچاله‌های پرجرم بسیار درخشان و فعال که مانند فانوس‌های دریایی کیهانی در اوایل جهان هستند – که کمتر از یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته‌اند، دانیل ولین کیهان شناس از دانشگاه پورتسموث گفت: بریتانیا.

“هیچ کس متوجه نشد که چگونه آنها در چنین زمان های اولیه شکل گرفته اند. این کشف به ویژه هیجان انگیز است زیرا ۲۰ سال تفکر در مورد منشاء اولین سیاهچاله های کلان پرجرم در کیهان را وارونه کرده است.”

دو مکتب فکری اصلی در مورد چگونگی تشکیل سیاهچاله های کلان جرم وجود دارد. اولی مدل پایین به بالا است. یک ستاره پرجرم می میرد و معمولاً سیاهچاله ای با جرم حدوداً ۱۰۰ برابر خورشید را پشت سر می گذارد.

 

با گذشت زمان – زمان بسیار زیاد – سیاهچاله فرو می ریزد. یک دسته از مواد، بزرگتر و بزرگتر می شود تا زمانی که جرم آن میلیون ها تا میلیاردها برابر خورشید باشد. تطبیق این موضوع با اختروش‌ها در کیهان اولیه بسیار سخت است.

گزینه دیگر این است که اگر با یک سیاه‌چاله بزرگ واقعاً کوبنده، تا ۱۰۰۰۰۰ برابر جرم خورشید شروع کنید. ستارگانی که برای تشکیل این سیاه‌چاله‌ها فروریختند، زندگی کیهانی واقعاً کوتاهی داشتند، شاید ۲۵۰۰۰۰ سال، قبل از اینکه به یک سیاه‌چاله سقوط کنند.

هیچ ستاره ای با آن جرم در اطراف امروز شناخته شده نیست، و ما هیچ مکانیسم شکل گیری فعلی را نمی شناسیم که بتواند آنها را ایجاد کند. اما شبیه‌سازی‌ها نشان داده‌اند که در اوایل کیهان، زمانی که شرایط کاملاً متفاوت از شرایط امروزی بود، از نظر تئوری چنین ستارگانی می‌توانستند در محل اتصال جریان‌های نادر اما قدرتمندی از گازهای متراکم، متلاطم و سرد تشکیل شوند.

کیهان‌شناسان فکر می‌کردند. برخی شرایط واقعاً عجیب و غریب، مانند پس‌زمینه پرتوهای فرابنفش قوی، یا جریان‌های مافوق صوت بین گاز و ماده تاریک. و هیچ یک از این شرایط عجیب و غریب شبیه محیطی نبود که این اختروش های اولیه کیهان در آن یافت شدند.

محققان به رهبری محمد لطیف اخترفیزیکدان از دانشگاه امارات متحده عربی در امارات متحده عربی، شبیه‌سازی‌هایی از جریان‌های گاز انجام دادند و از دریافت آن بسیار خوشحال شدند. سیاهچاله های بسیار پرجرم در تقاطع این جریان ها به طور خود به خود و بدون نیاز به شرایط عجیب و غریب تشکیل شده اند.

در شبیه سازی، تلاطم ایجاد شده توسط جریان های متقاطع از تشکیل ستارگان عادی، مانند ستارگانی که امروزه می بینیم، جلوگیری می کند. . معمولاً، این زمانی اتفاق می‌افتد که یک گره متراکم از مواد در یک ابر سرد تحت تأثیر گرانش فرو می‌ریزد و یک ستاره بچه تشکیل می‌دهد، اما وقتی تلاطم بیش از حد وجود داشته باشد، شرایط به اندازه کافی پایدار نیست که این اتفاق بیفتد.

با این حال، در نهایت، ابر در شبیه‌سازی چنان بزرگ شد که به‌طور فاجعه‌باری به دو ستاره غول‌پیکر فرو ریخت، که جرم آن‌ها ۳۱۰۰۰ و ۴۰۰۰۰ برابر خورشید بود.

به عنوان گاز از جریان‌ها. به تغذیه ابرها ادامه می دهد، یک سیاهچاله بسیار پرجرم میلیاردها برابر جرم خورشید می تواند تشکیل شود و تنها در چند صد میلیون سال رشد کند.

“در نتیجه، تنها ابرهای اولیه ای که می توانند یک اختروش تشکیل دهند. درست پس از سپیده دم کیهانی – زمانی که اولین ستارگان در کیهان شکل گرفتند – همچنین به راحتی دانه های عظیم خود را ایجاد کردند. این نتیجه ساده و زیبا نه تنها منشأ اولین اختروش ها بلکه جمعیت شناسی آنها – تعداد آنها را در زمان های اولیه توضیح می دهد. href=”https://www.port.ac.uk/news-events-and-blogs/news/scientists-discover-h ow-first-quasars-in-universe-formed”>والن نتیجه گرفت.

“اولین سیاهچاله های کلان جرم به سادگی یک نتیجه طبیعی از تشکیل ساختار در کیهان شناسی های ماده تاریک سرد بودند – فرزندان جهان وب کیهانی.”

این تحقیق در Natureمنتشر شده است. .

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.