august 8, 2022

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Forskere har oppdaget hemmeligheten bak de første sorte hullene i kosmos

EN svart hull Supermassive tar lang tid å vokse, selv om den spiser mer. Derfor fortsetter det å være et puslespill å vite hvordan sorte hull milliarder av ganger større enn solen dannet i de første milliard årene av universet.

Men nytt arbeid fra et internasjonalt team av kosmologer antyder et svar: Strømmer av kald materie, bygd opp av mystisk mørk materie, mater sorte hull født fra massive dødsfall. Stjerner Først av alt.

«Det er en oppskrift på et svart hull på 100 000 solmasser ved fødselen, og det er en urstjerne på 100 000 solmasser,» sa Daniel Whalen, en kosmolog ved University of Portsmouth. Den uavhengige. «I det nåværende universet stammer alle de eneste sorte hullene vi har oppdaget fra sammenbruddet av massive stjerner. Så minimumsmassen for et sort hull må være minst tre eller fire solmasser.»

Men gapet mellom en stjerne med 4 solmasser og en stjerne på 100 000 solmasse er enorm, en «massiv» stjerne som, hvis den er sentrert på solen, vil strekke seg til Plutos bane. I løpet av de siste 20 årene har Dr. I følge Whelan er mye av forskningen på kvasarer – ekstremt lyse sentre – i det tidlige universet Galakser Drevet av supermassive sorte hull – den fokuserer på de finjusterte forholdene som gjør at en så massiv urstjerne kan dannes.

Men i en ny artikkel publisert i tidsskriftet Natur, Dr. Whalen og kollegene bruker en superdatamaskinmodell for kosmisk evolusjon som, i stedet for å utvikle seg fra høyt spesialiserte forhold, danner kvasarer naturlig og kollapser til «frø» fra en samling initialtilstander. , selv om de er relativt sjeldne, er de mye mindre delikate. Og det hele starter med mørk materie.

READ  Mario Golf Første anmeldelse: Super Rush er nå

«Hvis du ser på det totale innholdet, det du kan kalle energiinnholdet i den totale massen av universet, er 3 prosent i form av materie slik vi forstår det,» forklarte Dr. Whalen – som består av protoner og nøytroner og elektroner, hydrogen, helium og andre. Men «24 prosent er i form av mørk materie, og vi vet at det skyldes bevegelsen til galakser og klynger, men vi vet ikke hva det er.»

Det vil si at temaet ser ut til å samhandle kun med vanlig materie gjennom tyngdekraften, og det er tiltrekningen av mørk materie som har skapt den største skalastrukturen i universet: det kosmiske nettet. Dr. I følge Whalen, i det tidlige universet, kollapset store områder av mørk materie under sin egen vekt til lange filamenter, og dro vanlig materie med seg, og dannet et nettverk av filamenter og deres skjæringspunkter.

Galakser og stjerner vil etter hvert dannes i filamentene, spesielt i de materialrike tverrsnittene av filamentene.

«Vi kaller dem haloen, den kosmologiske glorie,» sa Dr. Whalen, og understreket skjæringspunktene, «og vi tror det var der urstjernene ble dannet først.»

Tidligere ideer sier at for å skape en urstjerne som er stor nok til å føde et supermassivt sort hull i universets første milliard år og en kvasar i universets første milliard år, må en halo vokse til massive proporsjoner under spesielle forhold: ingen andre stjerner er for nærme, og den molekylære hydrogengassen som dannes for å holde den kjølig. , og supersoniske gassstrømmer holder haloen turbulent. Inntil glorien er kjølig og turbulent nok til at den ikke kan smelte sammen til en stjerne, og forlenger vekstfasen til den til slutt blir født massiv.

READ  SpongeBob SquarePants: Cosmic Shake kommer snart til PS4, Switch, PC

Dr. Whelan bemerket at når en massiv stjerne brenner opp, ender livet, rømmer og faller ned i et sort hull, trenger den tilgang til gass for å vokse massivt, «fordi måten et svart hull vokser på er at det svelger gass.»

Men i stedet for å kreve strengere betingelser for dannelsen av en massiv stjerne og til slutt et massivt svart hull, har Dr. En simulering av Velan og kolleger antyder at kald gass strømmer i en halo fra filamenter definert av mørk materie i det kosmiske nettet. Mange faktorer kreves for primordial stjernedannelse i eldre modeller.

«Hvis kalde akkresjonsstrømmer driver veksten av disse haloene, må de ha truffet disse haloene,» sa Dr. Whalen, «og truffet dem med så mye gass at turbulensen forhindret gassen fra å kollapse og danne en stjerne.»

Da de simulerte en slik halo drevet av kalde akkresjonsstrømmer, observerte forskerne dannelsen av to massive urstjerner, en på størrelse med 31 000 soler og den andre på størrelse med 40 000 soler. Frøene til supermassive sorte hull.

«Det er veldig enkelt. Et 20-års problem forsvant over natten,» bemerket Dr. Whalen. Når det er kalde strømmer i det kosmiske nettet som mater gass inn i en glorie, «er det så mye stjernedannelse og massiv frødannelse at det er nok turbulens til å skape et massivt kvasarfrø.»

Dette er et funn som samsvarer med antallet kvasarer som noen gang er observert i det tidlige universet, og bemerker at store haloer var sjeldne i det tidlige universet, og kvasarer var også til stede.

Men det nye verket er en simulering, og forskere ønsker å faktisk observere en kvasar som dannes fra det tidlige universet i naturen. Nye instrumenter som James Webb-romteleskopet kan gjøre dette til en realitet relativt snart.

READ  WhatsApp gratis server: quiz morsom tjenesteserver

Dr Whalen hevdet at fødselen av sorte hull kunne sees etter en million eller to år. det store smellet.