Naukowcy rozwiązali jedną z największych zagadek astronomii. Odkryto „brakujące ogniwo”

Wyniki badań, którymi kierował Daxal Mehta, doktorant na Wydziale Fizyki, opublikowano 21 stycznia w czasopiśmie „Nature Astronomy”.

Naukowcy rozwiązali zagadkę dotyczącą czarnych dziur. Wykorzystali symulacje komputerowe

Naukowcy w swoich badaniach wykorzystali najnowocześniejsze symulacje komputerowe, których zakres był bardzo szeroki. Przeprowadzili wiele prób w różnych rozdzielczościach. Symulacje objęły obszary o średnicy 0,1 parseka (około 20 000 razy większej niż odległość Ziemi od Słońca), co w skali kosmicznej oznacza bardzo mały dystans.

W efekcie odkryli, że pierwsza generacja czarnych dziur, a więc tych powstałych zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, rosła w niesamowitym tempie, osiągając rozmiary dziesiątki tysięcy razy większe od naszego Słońca.

– Odkryliśmy, że chaotyczne warunki panujące we wczesnym wszechświecie spowodowały, że mniejsze czarne dziury urosły do rozmiarów supermasywnych czarnych dziur, które widzimy później, po szaleńczym pochłanianiu materii wokół siebie – powiedział Daxal Mehta cytowany w komunikacie Maynooth University.

Okazało się, że środowiska we wczesnych galaktykach były gęste i bogate w gaz, co umożliwiało krótkie okresy „superakrecji Eddingtona”. Tym pojęciem określa się zjawisko, w którym czarna dziura „pożera” materię szybciej niż uznaje się to za normalne lub bezpieczne. Dzieje się to tak szybko, że czarna dziura powinna wręcz odpychać swój „pokarm” za pomocą emitowanego światła, a jednak jakimś sposobem wciąż go pochłania.

Naukowcy odkryli „brakujące ogniwo”

Wyniki badań dostarczyły „brakującego ogniwa” między pierwszymi gwiazdami a supermasywnymi czarnymi dziurami, które pojawiły się znacznie później.

– Wcześniej uważano, że te maleńkie czarne dziury są zbyt małe, aby mogły wyrosnąć na gigantyczne czarne dziury obserwowane w centrach wczesnych galaktyk. Wykazaliśmy, że te wczesne czarne dziury, choć małe, są w stanie rosnąć w spektakularnym tempie, jeśli tylko panują odpowiednie warunki – wyjaśnił Daxal Mehta.

Jak wyjaśniono w komunikacie Maynooth University poświęconym odkryciu, czarne dziury występują w dwóch postaciach:

Dotychczas astronomowie sądzili, że czarne dziury w postaci „ciężkich ziaren” są niezbędne do wyjaśnienia obecności supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrum większości dużych galaktyk. Wyniki ostatnich badań sprawiły jednak, że już nie są tego tak pewni.

– Ciężkie ziarna są nieco bardziej egzotyczne i ich powstanie może wymagać rzadkich warunków. Nasze symulacje pokazują, że „zwykłe” czarne dziury o masie gwiazdowej mogą rosnąć w ekstremalnym tempie we wczesnym wszechświecie – przyznał dr John Regan, współautor badań.

Czytaj więcej

Kosmos

„To nie powinno tam występować". Nowe odkrycie astronomów podważa standardowe teorie

Martwa gwiazda obserwowana przez astronomów wydaje się wytwarzać falę uderzeniową. Badacze nie po...

Jedna z największych zagadek astronomii rozwiązana: Co to oznacza dla nauki?

– To przełomowe odkrycie rozwiązuje jedną z największych zagadek astronomii. Chodzi o to, w jaki sposób czarne dziury powstałe we wczesnym wszechświecie, zaobserwowane przez teleskop kosmiczny Jamesa Webba, zdołały tak szybko osiągnąć tak ogromne rozmiary – powiedział dr Lewis Prole, członek zespołu badawczego.

Wyniki badań mają, zdaniem naukowców, ogromne znaczenie dla astronomii i prowadzonych w przyszłości obserwacji. Przede wszystkim zmieniają dotychczasową wiedzę o pochodzeniu czarnych dziur oraz pokazują, jak duże znaczenie dla odkrywania najwcześniejszych tajemnic wszechświata mają symulacje o wysokiej rozdzielczości.

To jednak nie wszystko. Są także istotne dla przyszłej misji Laser Interferometer Space Antenna (LISA) organizowanej wspólnie przez NASA i Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Misja ta ma na celu obserwowanie fal grawitacyjnych w przestrzeni kosmicznej. Jej start planowany jest na 2035 rok.