Pierwotne czarne dziury mogły spowodować powstanie supermasywnych czarnych dziur

Wczesne momenty wszechświata były burzliwe i wypełnione gorącą i gęstą materią. Fluktuacje we wczesnym Wszechświecie mogły być na tyle duże, że kieszenie materii o masie gwiazdowej zapadały się pod własnym ciężarem, tworząc pierwotne czarne dziury. Chociaż nigdy nie wykryliśmy tych małych czarnych dziur, mogły one odegrać istotną rolę w kosmicznej ewolucji, być może stając się supermasywnymi czarnymi dziurami, które widzimy dzisiaj. Nowe badanie pokazuje, jak to może działać, ale stwierdza również, że proces jest skomplikowany.

Popularnym modelem pierwotnych czarnych dziur jest to, że były one zarodkami galaktyk i gwiazd. Nawet mała czarna dziura przyciągnęłaby do niej materię, tworząc mgławicę galaktyczną, a gęstszy gaz wokół czarnej dziury wywołałby powstawanie wczesnych gwiazd. To wyjaśniałoby, dlaczego galaktyki powstały wcześnie we wszechświecie, a także dlaczego większość galaktyk zawiera supermasywną czarną dziurę. Niektórzy twierdzą, że pierwotne “nasiona” czarnych dziur odgrywają zasadniczą rolę w powstawaniu wczesnych galaktyk. Bez czarnych dziur, które uruchamiałyby ten proces, galaktyki nie powstałyby wcześnie. Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół stworzył symulację na ogromnym superkomputerze znanym jako Stampede2. Na podstawie swoich symulacji zespół odkrył, że pierwotne czarne dziury mogą sprzyjać powstawaniu galaktyk i produkcji gwiazd, ale mogą również je utrudniać.

Pierwotne czarne dziury mogły przyciągnąć do siebie materię, aby wywołać formowanie się gwiazd, ale materia pochłonięta przez czarną dziurę ogrzewa również pobliski gaz, powodując jego odpychanie. Tak więc pierwotne czarne dziury okazują się mieć efekt dawania i brania. Przyciąganie materii do obłoków galaktycznych grawitacyjnie, ale także podgrzewanie obszaru centralnego i utrudnianie produkcji gwiazd. Zatem pierwotne czarne dziury nie odgrywają rozstrzygającej roli. Efekty wysiewu i ogrzewania prawie się znoszą. Najmniejsze zmiany warunków początkowych mogą określić, czy pierwotna czarna dziura jest pomocą, czy przeszkodą we wczesnej formacji galaktyk.

Oczywiście rzeczy mogą się znacznie zmienić wraz z wprowadzeniem ciemnej materii. Ciemna materia jest przyciągana grawitacyjnie do czarnej dziury, ale nie ogrzewa pobliskiego materiału tak jak zwykła materia. Pierwotne czarne dziury i ciemna materia mogły ze sobą współpracować w sposób, który przezwycięża wszelkie nagrzewanie się pierwotnych czarnych dziur. Jeśli tak jest, to oddziaływanie ciemnej materii i pierwotnych czarnych dziur mogło stworzyć fale grawitacyjne. Te fale są zbyt słabe, aby je teraz wykryć, ale przyszłe teleskopy fal grawitacyjnych mogą być w stanie to zrobić.

Te szczegółowe symulacje pokazują, jak subtelna i złożona może być rola pierwotnych czarnych dziur. W miarę jak zespół dąży do tworzenia jeszcze bardziej szczegółowych symulacji, mają nadzieję zobaczyć, jak ciemna materia, pierwotne czarne dziury i produkcja gwiazd mogą prowadzić do powstawania supermasywnych czarnych dziur. Z czasem mogą nam powiedzieć, dlaczego tak duże obiekty mają tak małe początki.

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