Обнуляем ұсыну: жаңа туған сверхмассивных қара дыр

Сверхмассивные қара тесік — объектілер, жүздеген миллион, тіпті миллиард есе массивнее кәдімгі жұлдыз, — бәлкім, ең жұмбақ нысандар, қазіргі заманғы астрофизика. Олар жасырынып жүр жүрегінде көптеген ірі галактикалар қоса алғанда, біздің Млечный Путь. Ескере отырып, олардың вездесущность, бұл қара тесік ойнай алады өмірлік маңызды рөлін қалыптастыру және эволюция Әлемнің. Бірақ, олар соншалықты массивными — бұл сұрақ әлі күнге дейін мазалайды теоретиктері болды.

Ең ақылға қонымды болжам — бұл чудовища алды өсуі соншалықты, тек поглощая үлкен санын газды ішінде миллиард жыл — бүгін теріске шығарылуы. Соңғы бақылаулар көрсетті болуын қатыспайды, олар миллиардтаған рет массивнее Күннің өзінде арқылы 800 миллион жылдан кейін Үлкен Жарылыс. Және тағы сұрақ: олар растолстели соншалықты тез? Көпшілігі астрофизиков деген пікірге қосылады сверхмассивные қара тесік тиіс вылупиться бірі-шағын "тұқым" қатыспайды. Жай ғана емес, түсінікті, қаншалықты қарапайым болуы тиіс, мұндай ұрық. Бір мектеп-ой деп санайды тұқымдық қара тесік болуы тиіс үлкен — мың немесе ондаған мың күн масс; басқа — бұл тұқым кішігірім болуы мүмкін емес астам күн масс.

Екі лагерь тиіс болса, тежеу фактісі, бұл қара тесік — бұл прожорливые едоки. Гравитация мүмкін стягивать газ тура кезге дейін айналасында қара тесік бастайды жиналатын зат құра отырып, ақ ыстық диск, сәулелену қарқынды радиациясы және отталкивающий күндердегі газ, осылайша отрезая азық-түлік жеткізу. Бұл деп аталады шегі Эддингтона. Ол айтарлықтай төмендетеді жылдамдығы, қара тесік жұтуы мүмкін зат және өсе. Артықшылығы модельдерін пайдаланатын шағын тұқымдар, мұндай полусредние қара тесік жеткілікті оңай дайындалуы; жетіспеушілігі, сол үшін жылдам айналдыру сверхмассивные қара тесік олар миновать шегі Эддингтона, полагаясь түрлі ықтимал болдырмау, оны айналып өтуге шектеу. Модельдер үлкен ұрығымен, керісінше, сақтайды шегі ұсына отырып, сверхмассивным қара дырам жоғары старт, олар сожрать көбірек газ, бұрын қол жеткізілген шек — бірақ ірі тұқымдар қиын жасауға. Алып бұлт газ, коллапсировать білімі бар, үлкен тұқым, сондай-ақ распадаться шағын клочки құра отырып, көп жұлдыздар емес, үлкен қара тесік.

Қарамастан, сіздің пайдаланушылық ақпаратыңызға сіз үлкен немесе шағын тұқымдар, "көптеген теориялар түсіндіруге тырысады болуын немесе құрастыруға сверхмассивных қара дыр, бірақ олардың бірде бірі ұсынды табиғи шешім", - дейді Наоки Йошида, астрофизик Токио университеті. Йошида жақтаушысы болып үлкен тұқым, сондай-ақ авторы мақалалар жарияланған өткен аптада журналында Science. Онда ол айтты сверхмассивные қара тесік қалыптастырдық, күтпеген жерден үлкен популяциясына оных " жас Ғалам. Оның "табиғи" шешім көздейді жоғары жылдамдықты ағындары газ, ағымдағы через Вселенную кейін Үлкен Жарылыстың мен сөз сөйлеушілер маңызды катализаторы. Атап айтқанда, ол жоғары бағаланған болжамды арасындағы өзара іс-қимыл гамильтонианом және қара матамен — таинственным көрінбейтін зат, ол, шамасы, ретінде әрекет гравитациялық желім үшін ашылады.

Выращивая қара дыру

сонымен Бірге әріптестермен Техас университетінде Остине және Университет Тюбингена Германияда Йошида пайдаланды компьютерлік симуляция үшін қайта құру жағдайларын ерте Ғаламның алаласыз космологические параметрлері тәрізді қараңғы материяның тығыздығы, астрономдар табылып, измеряя құрамы ерте Әлемнің.

"Біз тырысты ойнату бұл изначальное жағдайына мүмкіндігінше жақын, нақты бақылаулар", - дейді Йошида, "берді Ғаламның уақытта дамыту".

Сәйкес моделированиям ғалымдар, кейбір бөліктерінде Ғаламның гравитация қараңғы материяның еді алуын жылдам қозғалатын ағыны бастапқы сутегі мен гелий, кейін қалған Үлкен Жарылыс. Кейінірек ғалымдар анықтағандай, осы алғашқы газдар разгонялись кейбір облыстарда дейін жабайы жылдамдықтар — ойынының "жылдам, күшті жел тұрады", - дейді Йошида. "Сіз ұсынуға тиіс қаншалықты қиын қуып газ, ол өте жылдам қозғалады", - дейді Йошида. Подставьте қолын астында өрт шланг — және су лезде отобьет. "Жалғыз тәсілі тоқтату-бұл күшті жел қолдануға жеткілікті күшті гравитацию", - дейді ол. Ғалымдар бұл әрбір үш миллиард жарық жыл ерте Ғаламның жеткілікті қараңғы материяның және оның гравитация басып еді, мұндай жел — меніңше, жіберуге өзенінің ағысы бұруға. Бұл тартылыс арасындағы газбен және қара матамен туғызды үлкен газ бұлт және бермеген қалыптасуына аз жұлдыздар жолында.

Смоделированное газ бұлты содан кейін коллапсировало " массивную жұлдыз, ол жалғастырды жұтуы көп газ әлі жеткен жоқ 34 000 күн масс. Бұл ерекше massive гипотетическая жұлдызы еді жетуге мұндай шамалар жағдайда ғана, егер тұрды таза сутегі гелием — екі қарапайым газдар, олар кружили ерте Ғаламның сонымен қатар, алғашқы жұлдыздар сверхновыми, оның кейіннен шықты ауыр элементтер — көміртегі, азот, оттегі. Ұқсас идеялар айтты мен бұрын, бірақ жұмыс моделі алғаш рет ұсынды.

"Біздің компьютерлік модельдеу көрсеткендей, осындай құбылыстар шын мәніндекездейсоқ төтенше жағдайларға тап, ал осындай үлкен жұлдыз шынымен де құрылуы мүмкін", - дейді Йошида. Жинап алып массасын, жұлдыз ақырында коллапсирует айналады ұрығымен үшін сверхмассивной қара тесік. Йошида деп санайды шешімі түпкілікті болып табылады және табиғи. Бірақ кез келген онымен келіссе.

Бар жақсы, бірақ…

Басқа да ғалымдар, олар әбден қостайды гипотезаны үлкен тұқыммен, басқаша көреді изначальное қалыптастыру осы тұқым. Жақында жарияланған зерттеу Nature Astronomy, мысалы, мұндай тұқымдар қалыптасады емес процесінде шетелдік қозғалыстар қараңғы материя, ал дұрысы-мінез-кәдімгі жұлдыз галактиках. Осындай сценарий бойынша қуатты өзгерістер ультракүлгін жарық процесінде қарқынды білім жұлдыздардың жас галактика маңында болады кедергі қалыптастыру жұлдыздардың гигантском газ бұлтта, сондықтан ол қалып бос ұзақ жеткілікті, сайып келгенде, коллапсировать-қара дыру массасы 100 000 күн.

Джон Вайс, астрофизик Джорджия Технологиялық институтының және авторлас зерттеулер Nature Astronomy, деп санайды, бұл жаңа жұмыс маңызды қадам алға, осы саладағы, өйткені Йошида және оның әріптестері бірінші смоделировали салдары қозғалыстардың бірінші газ қалыптастыру үшін сверхмассивных қара дыр. Бірақ ол былай дейді, бұл олардың теория жоққа шығармайды өз.

"Менің ойымша, көптеген жолдары бар қалыптастыру сверхмассивную қара дыру", - дейді ол. "Бұл тек олардың біреуі әбден мүмкін". Сонымен қатар, ол қосады, табу соншалықты жылдам қозғалатын газдар ерте Ғаламның еді оңай емес. Мүмкіндігі наткнуться мұндай желдер ерте Ғаламның пікірінше, Йошиды, шамамен 0,3%. Бірақ, алып газ бұлт, соседствующие с юными фабрикалары өндіретін жұлдыздар да сирек болады, деп есептейді ғалым. "Тіпті білмеймін, қандай ықтималдығы мұндай оқиғалар", - дейді Йошида.

Грег Брайан, астрофизик Колумбия университетінің бас авторы жұмыс Nature Astronomy, жоғары бағалайды жаңа нәтижелер. "Бұл түпкілікті жауап емес, бірақ ол жақсы нақты режимін қалыптастыру қатыспайды", - дейді ол. Оның сондай-ақ алаңдатады қаншалықты жақын мұндай модельдеу қалыптастыру шағын жұлдыз. Үшін қалыптасты, қара тесік, алғашқы газдар тиіс дайындалуға өте аз облысының, ол еді емес, орын алуы мүмкін, егер олар разбитыми шағын скоплениями жұлдыз. Егер сәл шарттарын өзгертуге модельдеу, көп ұрық құрылады. "Бір жағынан маған ұнайды олардың моделі, мен оған сенемін", дейді Брайан.

Фульвио Мелиа, астрофизик Аризонского университеті, мәз-мейрам, осы теория. "Авторлар алатындығына байламы белгісіз, физика, басқа да барлық болжамдар қалыптастыру туралы жаппай тұқым немесе тез өсуіне осындай объектілерді", - дейді ол. "Ойынының еді жасауға нақты болжамдар мінез-құлқы туралы қараңғы материяның, бірақ біз тіпті білмеймін, ол осындай".

Астық күмән

Үшін түпкілікті сұраққа жауап ретінде пайда болады бұл көлемді аңдар, ғалымдар көрсетеді болашақ қадағалау мүмкіндігіне жол осы "тұқым" ерте Ғаламның пайдалана отырып, прогресс келесі ұрпақ. Мұндай мүмкіндік бар қатысушысына жақын арада. Қазірдің өзінде сайлауына бірнеше бастамалар, мысалы, миссиясы ЕКА ATHENA, ол іске қосу үшін дайындалуда 2028 жылы алады, нақтырақ байқай рентген шығарындылары осы сверхмассивных алыптардың. -Міне іске қосылады ғарыштық телескоп Джеймс Вебба, ол меңгермек бірінші жұлдыздар мен галактикалар Ғаламның.

"бұл осы идеялар тексеруге болады қазірдің өзінде келесі екі жыл, өйткені адамдар займутся іздеумен осы объектілердің бүкіл аспан", дейді Мелиа.