Существует сверхмассивная черная дыра в центре почти каждой галактики во Вселенной. Как они туда попали? Какова связь между этими черными дырами монстров и галактиками, которые их окружают?
Каждый раз, когда астрономы смотрят дальше во Вселенной, они открывают новые тайны. Эти загадки требуют всех новых инструментов и методов, чтобы понять. Эти загадки ведут к большему количеству загадок. То, что я говорю, это то, что это загадочные черепахи на всем пути.
Одним из самых захватывающих является открытие квазаров, понимание того, что они из себя представляют, и раскрытие еще более глубокой тайны, откуда они берутся?
Как всегда, я забегаю вперед, поэтому сначала вернемся и поговорим об открытии квазаров.
Еще в 1950-х годах астрономы сканировали небо с помощью радиотелескопов и обнаружили класс странных объектов в далекой Вселенной. Они были очень яркими и невероятно далеко; сотни миллионов или даже миллиард световых лет. Первые были обнаружены в радиоспектре, но с течением времени астрономы обнаружили еще более яркий свет в видимом спектре.
Астроном Хонг-Йи Чиу придумал термин «квазар», который обозначал квазизвездный объект. Они были как звезды, сияющие из единого точечного источника, но они явно не были звездами, пылающими большим излучением, чем целая галактика.
На протяжении десятилетий астрономы ломали голову над природой квазаров, узнавая, что они на самом деле были черными дырами, активно подпитывая и испуская радиацию, видимую за миллиарды световых лет.
Но это были не черные дыры звездной массы, которые, как было известно, произошли от смерти гигантских звезд. Это были сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы или даже миллиарды раз превышала массу Солнца.
Еще в 1970-х годах астрономы рассматривали возможность того, что эти сверхмассивные черные дыры могут быть в основе многих других галактик, даже Млечного Пути.
В 1974 году астрономы обнаружили радиоцентр в центре Млечного Пути, излучающего излучение. Он был назван «Стрелец А *», со звездочкой, что означает «захватывающий», ну, в перспективе «возбужденных атомов».
Это соответствовало бы выбросам сверхмассивной черной дыры, которая не активно питалась материалом. Наша собственная галактика могла бы быть квазаром в прошлом или в будущем, но сейчас черная дыра в основном молчала, не считая этого тонкого излучения.
Астрономы должны были быть уверены, поэтому они провели детальный обзор самого центра Млечного Пути в инфракрасном спектре, который позволил им видеть сквозь газ и пыль, которые скрывают ядро в видимом свете.
Они обнаружили группу звезд, вращающихся вокруг звезды А Стрельца, подобно кометам, вращающимся вокруг Солнца. Только черная дыра, масса которой в миллионы раз превышает массу Солнца, могла бы стать своего рода гравитационным якорем, который мог бы вращать эти звезды по таким странным орбитам.
Дальнейшие исследования выявили сверхмассивную черную дыру в центре Галактики Андромеды, фактически, кажется, что эти монстры находятся в центре почти каждой галактики во Вселенной.
Но как они образовались? Откуда они пришли? Сформировалась ли сначала галактика и образовала ли черная дыра посередине, или образовалась черная дыра и образовала ли вокруг них галактику?
До недавнего времени это было на самом деле одна из самых больших нерешенных загадок в астрономии. Тем не менее, астрономы провели много исследований, используя все более и более чувствительные обсерватории, разработали свои теории, и теперь они собирают доказательства, чтобы помочь разобраться в этой тайне.
Астрономы разработали две модели объединения крупномасштабной структуры Вселенной: сверху вниз и снизу вверх.
В модели сверху вниз весь галактический сверхскопление образовалось сразу из огромного облака первичного водорода, оставшегося от Большого взрыва. Звезды сверхскопления.
Когда облако сошлось, оно развернулось, выбрасывая меньшие спирали и карликовые галактики. Позже они могли бы объединиться, чтобы сформировать более сложную структуру, которую мы видим сегодня. Сверхмассивные черные дыры образовались бы как плотные ядра этих галактик, когда они соединились.
Если вы хотите сосредоточиться на этом, подумайте о звездной детской, которая сформировала наше Солнце и кучу других звезд. Представьте себе одно облако газа и пыли, образующее в нем множество звездных систем. Со временем звезды созрели и отошли друг от друга.
Это сверху вниз. Одно большое событие, которое приводит к структуре, которую мы видим сегодня.
В модели «снизу вверх» скопления газа и пыли собираются вместе в большие и большие массы, в конечном итоге образуя карликовые галактики, и даже скопления и сверхскопления, которые мы видим сегодня. Сверхмассивные черные дыры в основе галактик были выращены в результате столкновений и слияний между черными дырами на протяжении эонов.
Фактически, именно так и думают астрономы планеты в Солнечной системе. Частицами пыли притягиваются друг к другу все большие и большие зерна, пока объекты размером с планету не образовались в течение миллионов лет.
Внизу, маленькие части собираются вместе.
Вскоре после Большого взрыва вся Вселенная была невероятно плотной. Но это была не везде одинаковая плотность. Крошечные квантовые флуктуации плотности в начале эволюционировали в течение миллиардов лет расширения в галактические сверхскопления, которые мы видим сегодня.
Я хочу остановиться и позволить этой секунде проникнуть в твой мозг. В ранней Вселенной были микроскопические изменения плотности. И эти вариации стали структурами в сотни миллионов световых лет, которые мы видим сегодня.
Представьте, как действуют две силы, когда произошло расширение Вселенной. С одной стороны, вы получаете взаимную гравитацию частиц, стягивающих друг друга. И с другой стороны, у вас есть расширение Вселенной, разделяющей частицы друг от друга. Размер галактик, скоплений и сверхскоплений определялся точкой равновесия этих противоборствующих сил.
Если бы маленькие кусочки сошлись вместе, то вы получили бы это формирование снизу вверх. Если бы большие куски сошлись вместе, вы бы получили эту топ-формацию.
Когда астрономы смотрят на Вселенную в самых больших масштабах, они наблюдают за скоплениями и сверхскоплениями настолько далеко, насколько они могут видеть - что поддерживает модель сверху вниз.
С другой стороны, наблюдения показывают, что первые звезды образовались всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, который поддерживает восходящее движение.
Так ответ и то и другое?
Нет, самые современные наблюдения дают преимущество восходящим процессам.
Ключ заключается в том, что гравитация движется со скоростью света, а это означает, что гравитационные взаимодействия между частицами, распространяющимися друг от друга, необходимы для того, чтобы наверстать упущенное со скоростью света.
Другими словами, вы не получили бы ценность материала сверхскопления, собранную вместе, только ценность звезды. Но эти первые звезды были сделаны из чистого водорода и гелия и могли расти намного массивнее, чем звезды, которые мы имеем сегодня. Они будут жить быстро и погибать при взрывах сверхновых, создавая гораздо более массивные черные дыры, чем мы получаем сегодня.
Первые протогалактики собрались вместе, собрав вместе эти первые чудовищные черные дыры и массивные звезды, окружающие их. И затем, на протяжении миллионов и миллиардов лет, эти черные дыры снова и снова сливались, накапливая миллионы и даже миллиарды масс Солнца. Так мы получили современные галактики, которые мы видим сегодня.
Недавнее наблюдение подтверждает этот вывод. Ранее в этом году астрономы объявили об открытии сверхмассивных черных дыр в центре относительно крошечных галактик. В нашем Млечном Пути сверхмассивная черная дыра в 4,1 миллиона раз превышает массу Солнца, но на нее приходится всего 0,01% от общей массы галактики.
Но астрономы из Университета Юты обнаружили две ультракомпактные галактики с черными дырами в 4,4 миллиона и 5,8 миллиона раз больше массы Солнца соответственно. И все же, черные дыры составляют 13 и 18 процентов массы их галактик-хозяев.
Предполагается, что эти галактики когда-то были нормальными, но столкнулись с другими галактиками ранее в истории Вселенной, были лишены звезд, а затем выплюнулись, чтобы бродить по космосу.
Они являются жертвами тех ранних событий слияния, свидетельством резни, которая произошла в ранней Вселенной, когда происходили слияния.
Мы всегда говорим о неразгаданных тайнах во Вселенной, но это то, что астрономы начинают разгадывать.
Скорее всего, структура Вселенной, которую мы видим сегодня, сформировалась снизу вверх. Первые звезды объединились в протогалактики, умирая как сверхновая, чтобы сформировать первые черные дыры. Структура Вселенной, которую мы видим сегодня, является конечным результатом миллиардов лет образования и разрушения. Со сверхмассивными черными дырами, соединившимися со временем.
Как только телескопы вроде Джеймса Уэбба начнут работать, мы сможем увидеть, как эти кусочки собираются вместе, на самом краю наблюдаемой Вселенной.
Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 11:06 - 3,8 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
Подкаст (видео): Загрузить (Длительность: 11:06 - 143.0MB)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
