Czarne dziury istniały u zarania dziejów, rodziły gwiazdy i sprzyjały tworzeniu się galaktyk

Wszechświat jest pełen galaktyk, a wiele z nich zawiera supermasywne czarne dziury. To wywołało pytanie: co było pierwsze – galaktyki czy ich czarne dziury? Odpowiedź staje się bardzo jasna dzięki pierwszym rokom obserwacji przeprowadzonych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Czarne dziury istniały we Wszechświecie od najdawniejszych czasów, wraz z pierwszymi galaktykami. Pomogły także ukształtować kosmos, który obserwujemy dzisiaj.

Astronomowie mieli kiedyś hierarchiczny pogląd na to, jak rzeczy powstawały we wczesnym Wszechświecie. Myśleli, że jako pierwsze powstały najwcześniejsze gwiazdy, a następnie najwcześniejsze galaktyki. Potem pojawiły się czarne dziury i wygląda na to, że rosły bardzo szybko . Jednak obserwacje JWST wskazują na inną linię czasową: supermasywne czarne dziury istniały prawdopodobnie już w pierwszych „epokach” historii kosmosu. Przyspieszyły powstawanie nowych gwiazd we wczesnym Wszechświecie, nawet gdy rosły wraz ze swoimi galaktykami. Tak twierdzi Joseph Silk i zespół astronomów, którzy właśnie opublikowali analizę obrazów JWST i danych z pierwszego roku działania teleskopu. Sugerują, że czarne dziury i galaktyki współistniały i wpływały na siebie nawzajem w ciągu pierwszych 100 milionów lat kosmicznej egzystencji.

Wiemy, że te potworne czarne dziury istnieją w centrach galaktyk w pobliżu naszej Drogi Mlecznej, ale teraz wielką niespodzianką jest to, że były one obecne również na początku Wszechświata i były prawie jak cegiełki lub nasiona wczesnych galaktyk. Naprawdę wzmocnili wszystko, niczym gigantyczne wzmacniacze powstawania gwiazd, co stanowi całkowity zwrot w stosunku do tego, co wcześniej uważaliśmy za możliwe – do tego stopnia, że ​​może całkowicie zachwiać naszą wiedzą na temat powstawania galaktyk.powiedział Silk, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa oraz w Instytucie Astrofizyki w Paryżu, na Sorbonie.

Konwencjonalna mądrość na temat czarnych dziur i galaktyk

Przez dziesięciolecia astronomowie argumentowali, że pierwsze gwiezdne czarne dziury powstały, gdy życie najwcześniejszych supermasywnych gwiazd dobiegło końca. Gwiazdy te często charakteryzowano jako potwory i samotniki w młodym Wszechświecie. Żyły bardzo krótko i eksplodowały w wyniku niezwykle katastrofalnych supernowych, wyrzucając większość ich zewnętrznych warstw w przestrzeń kosmiczną. Pozostałe jądra zapadły się i utworzyły jedne z najwcześniejszych gwiazdowych czarnych dziur. Czarne dziury prawdopodobnie połączyły się i zgromadziły więcej materii, tworząc nasiona pierwszych supermasywnych w sercach galaktyk.

Jednocześnie konwencjonalna wiedza na temat galaktyk głosi, że powstały one w wyniku zapadnięcia się gigantycznych obłoków gazu. Potem nastąpiły fale powstawania gwiazd i prawdopodobnie więcej gwiazdowych czarnych dziur.

Czy JWST podważa aktualne teorie? Może, w pewnym sensie

Ta konwencjonalna mądrość nie jest całkowicie błędna. Nie wyjaśnia to jednak supermasywnych czarnych dziur, które istniały tak wcześnie w czasie kosmicznym – na długo przed tym, zanim powinny. To coś, nad czym astronomowie wciąż pracują, aby zrozumieć. Nie wyjaśnia to również, dlaczego niektóre bardzo wczesne galaktyki wyglądają tak cholernie jasno. Ale to tutaj swoją rolę odgrywają wczesne supermasywne czarne dziury. Silk twierdzi, że we wczesnych obłokach gazu działo się coś innego – coś niezwykłego. „Wielką niespodzianką jest to, że w środku tej chmury znajdowało się nasiono – wielka czarna dziura – które pomogło szybko przekształcić wewnętrzną część tego obłoku w gwiazdy w tempie znacznie większym, niż kiedykolwiek oczekiwaliśmy. I tak pierwsze galaktyki są niesamowicie jasne.”

Obserwacje JWST potwierdzają to odkrycie jasności. Teleskop dostrzegł odległe wczesne galaktyki, które wydają się znacznie jaśniejsze, niż oczekiwali astronomowie. Obserwacje pokazują także niezwykle dużą liczbę naprawdę jasnych gwiazd „dawno temu”, wraz z supermasywnymi czarnymi dziurami. Są znacznie masywniejsze jak na swój wiek, niż oczekiwano. Dzięki nim nasze spojrzenie na Wszechświat za pomocą JWST zmienia astronomię.

Co astronomowie myślą teraz o wczesnych czarnych dziurach?

Ponieważ czarne dziury są kluczem do zrozumienia tych wczesnych odkryć, przyjrzyjmy się, co oznacza ich wczesna obecność. Wydaje się, że być może wczesne galaktyki i ich supermasywne czarne dziury wyrosły razem w niemowlęcym wszechświecie. Chociaż te potwory dysponują niezwykle silnymi polami grawitacyjnymi, przed którymi nic nie jest w stanie uciec, supermasywne czarne dziury ogłaszają swoją obecność na inne sposoby. Mają niezwykle silne pola magnetyczne, które działają jak gigantyczne akceleratory cząstek. Często widzimy strumienie materii oddalające się od czarnych dziur, w dużym stopniu przyspieszane przez działanie tych pól magnetycznych. Dżety są jasne w różnych długościach fal, a cała ich aktywność rozjaśnia jądra galaktyk, w których żyją czarne dziury. Obserwuje się w nich także wyraźny wzrost formowania się gwiazd.

Nie jesteśmy w stanie zobaczyć tych gwałtownych wiatrów ani dżetów z bardzo, bardzo daleka, ale wiemy, że muszą być obecne, ponieważ widzimy wiele czarnych dziur na początku Wszechświata. Te ogromne wiatry pochodzące z czarnych dziur miażdżą pobliskie obłoki gazu i zamieniają je w gwiazdy. To brakujące ogniwo wyjaśniające, dlaczego te pierwsze galaktyki są o wiele jaśniejsze, niż się spodziewaliśmy.wyjaśnił Silk.

JWST dostrzega wszystko oprócz czarnych dziur i na podstawie swoich obserwacji Silk i jego zespół sugerują, że nowopowstały Wszechświat przeszedł przez dwie fazy. Na oba czarne dziury miały różny wpływ. Początkowo szybkie wypływy (dżety i wiatry) wpływały na otaczające obłoki gazu i przyspieszały tempo powstawania gwiazd. Następnie aktywność czarnej dziury uległa spowolnieniu, co wpłynęło na tempo powstawania gwiazd. Silk zauważył, że w rezultacie doszło do zmniejszenia ilości gazu potrzebnego do formowania się gwiazd w pierwszych galaktykach. Zatem jasne galaktyki obserwowane przez JWST powstały przy pomocy ich czarnych dziur.

Następne kroki

Obserwacje JWST pozostają kluczem do ustalenia, czy ta nowa dwufazowa koncepcja kosmicznej ewolucji sprawdzi się. Teleskop powinien zapewnić dokładną liczbę gwiazd i supermasywnych czarnych dziur w młodym Wszechświecie i powinien potwierdzić przewidywania Silka i jego zespołu.

Co więcej, historia nie kończy się na niemowlęcym Wszechświecie. Mamy do wyjaśnienia 13,5 miliarda lat kosmicznej ewolucji. A teraz, gdy powiązanie między wczesnymi czarnymi dziurami a galaktykami staje się coraz mocniejsze, nasuwają się pytania dotyczące supermasywnych w galaktykach, które widzimy dzisiaj.

Najważniejsze pytanie brzmi: jakie były nasze początki? Słońce to jedna gwiazda na 100 miliardów w Galaktyce Drogi Mlecznej, a pośrodku znajduje się również masywna czarna dziura. Jaki jest związek między nimi?” powiedział. „W ciągu roku będziemy mieli o wiele lepsze dane i na wiele naszych pytań zaczniemy szukać odpowiedzi.powiedział Silk.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową