Artykuł ten został pierwotnie opublikowany na Rozmowa. Magazyn umieścił artykuł na Space.com. Głosy ekspertów: artykuły z opiniami i spostrzeżenia. Fan Zhou Jest absolwentem Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii W. Neila Brandta Jest profesorem astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii.
Czarne dziury to wspaniałe obiekty astronomiczne, których grawitacja jest tak silna, że nic, nawet światło, nie jest w stanie uciec. Gigantyczne czarne dziury, zwane „supermasywnymi czarnymi dziurami”, mogą ważyć miliony do miliardów mas Słońca.
Ci giganci Zwykle żyją w centrach galaktykNasza galaktyka, Droga Mleczna, również ma w swoim sercu supermasywną czarną dziurę.
Jak więc te supermasywne czarne dziury stają się tak masywne? Aby odpowiedzieć na to pytanie, Nasz zespół Od AstRFizycy Spojrzeliśmy wstecz na 13,8 miliarda lat historii Wszechświata, aby prześledzić, jak supermasywne czarne dziury rosły od ich najwcześniejszych dni aż do dnia dzisiejszego.
Zbudowaliśmy model dla Ogólna historia wzrostu O supermasywnych czarnych dziurach, które istniały w ciągu ostatnich 12 miliardów lat.
Jak rosną supermasywne czarne dziury?
Supermasywne czarne dziury rosną głównie na dwa sposoby. Może zużywać gaz z galaktyk macierzystych Proces zwany akumulacjąI oni też mogą Połączyć się ze sobą Kiedy zderzają się dwie galaktyki.
Kiedy supermasywne czarne dziury zużywają gaz,… Prawie zawsze emitują silne promieniowanie rentgenowskieJest to rodzaj światła o dużej energii, niewidocznego gołym okiem. Być może słyszałeś o prześwietleniach rentgenowskich dentystów, które czasami wykorzystuje się do badania zębów. Promieniowanie rentgenowskie wykorzystywane przez astronomów Ich energie są zwykle niższe niż medyczne promieniowanie rentgenowskie.
W jaki sposób jakiekolwiek światło, nawet niewidzialne promieniowanie rentgenowskie, może uciec z czarnych dziur? Ściśle mówiąc, światło nie pochodzi z samych czarnych dziur, ale z gazu znajdującego się tuż za nimi. Kiedy gaz jest przyciągany w stronę czarnej dziury, nagrzewa się i świeci, wytwarzając światło, na przykład promieniowanie rentgenowskie. Im więcej gazu zużywa supermasywna czarna dziura, tym więcej promieni rentgenowskich wytwarza.
Dzięki danym zgromadzonym przez ponad 20 lat z trzech najpotężniejszych urządzeń rentgenowskich, jakie kiedykolwiek wystrzelono w przestrzeń kosmiczną – Chandra, XMM-Newton I Erozita – Astronomowie są w stanie uchwycić promieniowanie rentgenowskie z dużej liczby masywnych czarnych dziur gromadzących się we wszechświecie.
Dane te pozwalają naszemu zespołowi badawczemu oszacować, jak szybko supermasywne czarne dziury rosną w wyniku zużywania gazu. Średnio supermasywna czarna dziura może co roku zużywać wystarczającą ilość gazu, aby osiągnąć mniej więcej masę Słońca, a dokładna wartość zależy od różnych czynników.
Na przykład, Pokaż dane Tempo wzrostu czarnej dziury, które trwa średnio miliony lat, jest ściśle powiązane z masą wszystkich gwiazd w jej galaktyce macierzystej.
Jak często supermasywne czarne dziury łączą się?
Oprócz tego, że żywią się gazem, supermasywne czarne dziury mogą również rosnąć, łącząc się ze sobą, tworząc pojedynczą, masywniejszą czarną dziurę podczas zderzenia galaktyk.
Symulacja kosmiczna z wykorzystaniem superkomputera Można przewidzieć, jak często takie zdarzenia będą miały miejsce. Celem tej symulacji jest modelowanie wzrostu i ewolucji Wszechświata w czasie. Niezliczone galaktyki przelatujące w przestrzeni kosmicznej są jak cegły, z których buduje się wszechświat.
te Symulacja to pokazuje Galaktyki i supermasywne czarne dziury, w których się znajdują, mogą na przestrzeni historii kosmosu ulegać wielokrotnym łączeniom.
Nasz zespół prześledził te dwa kanały wzrostu – zużycie gazu i fuzje – za pomocą promieni rentgenowskich i symulacji superkomputerowych, a następnie połączył je, aby stworzyć kompleksową historię wzrostu, która przedstawia rozwój czarnych dziur we wszechświecie na przestrzeni miliardów lat.
Ujawniono historię naszego rozwoju Supermasywne czarne dziury rosły znacznie szybciej miliardy lat temu, kiedy Wszechświat był młodszy.
Na początku Wszechświat zawierał więcej gazu, niż zużyły supermasywne czarne dziury, a supermasywne czarne dziury nadal się pojawiały. W miarę starzenia się Wszechświata gaz stopniowo się wyczerpywał, a wzrost supermasywnych czarnych dziur zwalniał. Około 8 miliardów lat temu liczba supermasywnych czarnych dziur ustabilizowała się. Od tego czasu nie wzrosła znacząco.
Kiedy nie ma wystarczającej ilości gazu, aby supermasywne czarne dziury mogły rosnąć w drodze akrecji, jedyną metodą ich wzrostu jest fuzja. W historii naszego wzrostu nie widzieliśmy wielu takich przykładów. Średnio najbardziej masywne czarne dziury mogą gromadzić masę termojądrową w tempie sięgającym masy Słońca co kilka dekad.
Oczekiwanie na coś
Badania te pomogły nam zrozumieć, w jaki sposób ponad 90% masy zgromadziło się w czarnych dziurach w ciągu ostatnich 12 miliardów lat.
Jednak nadal musimy zbadać, w jaki sposób rosną Bardzo wczesny wszechświat Aby wyjaśnić kilka procent masy pozostałej w czarnych dziurach. Społeczność astronomiczna zaczyna czynić postępy w badaniu tych wczesnych supermasywnych czarnych dziur i mamy nadzieję, że wkrótce znajdziemy więcej odpowiedzi.
Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa Na licencji Creative Commons. Czytać Oryginalny artykuł.
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.