Evren sadece 800 milyon yaşındayken zaten süper kütleli kara delikler vardı, bu nasıl mümkün olabilirdi?
Bir kara deliğin kütlesi, Güneş'inkinden milyarlarca kat daha büyük olabilir, ancak gözlemlendiği ve keşfedildiği gibi, evren 13.82 milyar yaşındayken "sadece" 800 milyon yaşındayken süper kütleli bir kara delik nasıl var olabilir? Astrofizikçiler için, bu kozmik canavar kara deliklerinin bu kadar kısa bir sürede oluşması gerçekten de baş ağrısı bilimsel bir sorundur ve bu, kara delikler gibi bu gök cisimlerinin evriminin şu anki anlayışına yönelik önemli soruları gündeme getirmektedir.
Doktora öğrencisi Lumen Boco ve Uluslararası İleri Araştırmalar Enstitüsü'nden akıl hocası Andrea Lapi, Astrophysical dergisinde bu zor problem için olası bir açıklama sağlayan yeni bir çalışma yayınladı. Trieste'li bilim adamları tarafından oluşturulan orijinal model sayesinde bu çalışma, süper kütleli kara deliklerin evriminin ilk aşamasında çok hızlı bir oluşum süreci önermektedir ve şu ana kadar bu süreçler yavaş kabul edilmektedir.
Araştırma sonuçları, süper kütleli kara deliklerin genç evrende var olmasının mümkün olduğunu matematiksel olarak kanıtlıyor.Araştırma sonuçları, kara deliğin "büyümesi" için gereken süre ile evrenin yaşının sınırlarını uyumlu hale getiriyor. Geleceğin yerçekimi dalgası dedektörleri (Einstein Telescope ve Lisa) bu teoriyi tam olarak doğrulayabilir, ancak mevcut gelişmiş LIGO / Virgo yerçekimi dalgası gözlemevi ile birkaç temel yönden de test edilebilirler. Bilim adamları, iyi bilinen bir gözlemsel kanıtla başlar: süper kütleli kara deliklerin büyümesi galaksilerin merkezinde meydana gelir.
Galaksinin merkezindeki evren canavarı
Bu galaksiler, gaz içeriğinin çok yüksek ve yıldız oluşumunun çok güçlü olduğu mevcut eliptik galaksilerin öncüleridir. Süper kütleli yıldızların ömrü kısadır ve hızla yıldız kara deliklerine dönüşerek güneş kütlesinin on katına ulaşırlar.Karşılaştırıldığında küçük olmalarına rağmen birçoğu bu galaksilerde oluşur. Oluşan yıldızın kara deliğini çevreleyen yoğun gaz, çok güçlü bir dinamik sürtünme etkisine sahiptir ve çok hızlı bir şekilde galaksinin merkezine göç etmelerini sağlar. Merkez alana ulaşan birçok kara deliğin çoğu yutulacak ve süper kütleli kara delik tohumları oluşturmak için birbirleriyle birleşecek.
Klasik teoriye göre, süper kütleli bir kara delik bir galaksinin merkezinde büyür, çevreleyen maddeyi, esas olarak gazı yakalar, kendi kendine "büyür" ve sonunda kütlesiyle orantılı bir ritimde onu yutar. Bu nedenle, kara delik gelişiminin ilk aşamasında, kara deliğin kütlesi çok küçük olduğunda büyüme çok yavaştır. Hesaplamalara göre, gözlenen kütleye ulaşmak, hatta güneşin milyarlarca katı kadar uzun zaman alıyor. Ancak araştırmalar, olayların bundan çok daha hızlı gelişebileceğini gösteriyor.
Kara deliklerin çılgınca genişlemesi
Çalışmanın sayısal hesaplamaları, yıldız kara deliklerinin dinamik göç ve füzyon sürecinin, süper kütleli kara deliklerin tohumlarının sadece 100 ila 500 milyon yıl içinde güneş kütlesinin 10.000 ila 100.000 katına ulaşmasını sağlayabildiğini gösteriyor. Bu noktada, yukarıda belirtilen standart teorinin öngördüğü doğrudan gaz birikimine göre, merkezi kara deliğin büyümesi çok hızlı hale gelecektir, çünkü başarılı bir şekilde çektiği ve emdiği gaz miktarı çok büyük hale gelecek ve araştırma ve öneri sürecinde onu işgal edecektir. lider konum.
Ancak bu araştırma mekanizmasının bu kadar büyük bir kara delik tohumundan başlayarak öngördüğü ve süper kütleli kara deliklerin büyümesini hızlandıran ve onların oluşmasını sağlayan da genç evrende olduğu gerçeğidir. Kısaca bu teoriye göre, süper kütleli kara deliklerin evren 800 milyon yaşındayken var olduğunu söyleyebiliriz. Modeli açıklamaya ve geçerliliğini kanıtlamaya ek olarak, çalışma ayrıca bir test yöntemi önerdi: Çok sayıda yıldız karadeliğinin merkezdeki süper kütleli kara delik tohumlarıyla füzyonu, yerçekimi dalgaları oluşturacaktır.
Süper kütleli kara delik tohumlarının büyümesini "izleyin"
Bu nedenle, mevcut ve gelecekteki yerçekimi dalgası dedektörleri bu yerçekimi dalgalarını görmek ve incelemek için kullanılabilir. Özellikle, galaksinin merkezindeki kara deliğin tohumları hala küçük olduğunda, ilk aşamada yayılan yerçekimi dalgaları, Advanced LIGO / Virgo gibi yerçekimi dalgası gözlemevi detektörleri tarafından tanınacak ve gelecekteki Einstein teleskopu ile tamamen karakterize edilebilir. . Gelecekteki sonda Lisa, süper kütleli kara deliklerin sonraki evriminin incelenmesine izin veriyor ve sonda, 2034 civarında uzaya fırlatılacak.
Bu şekilde, çalışma tarafından önerilen kara deliğin evrim süreci, tamamlayıcı bir şekilde farklı aşamalarda gelecekteki kütleçekim dalgası dedektörleri tarafından doğrulanabilir. Bu çalışma, araştırmacıların yerçekimi dalgalarının ve çoklu haberci astronominin yeni sınırlarına nasıl yeterince yakın olduklarını gösteriyor. Özellikle temel amaç teorik bir model geliştirmek olacaktır.Böyle tasarlanmış bir model, astrofizik, kozmoloji ve temel fizik ile ilgili önemli konuları sağlaması beklenen mevcut ve gelecekteki kütleçekim dalgası deneylerinde elde edilen bilgilerin kullanılmasına yardımcı olacaktır. çözümü sağlayın.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Uluslararası İleri Araştırmalar Enstitüsü
Referans dergisi "Astrophysics"
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
