Mustat aukot ovat joitain mielenkiintoisimmista ilmiöistä maailmankaikkeudessa. Jos haluat tietää mikä se on, lue tämä viesti: Mikä on musta aukko? Ja nyt opimme jotain uutta ja mielenkiintoista mustista reikistä ja maailmankaikkeuden laeista.
Galaksien keskellä olevia mustia reikiä kutsutaan myös supermassiivisiksi mustiksi reikiksi. Mustat aukot muodostuvat, kun tähti, jonka massa on vähintään viisinkertainen auringon massaan, loppuu polttoaineestaan ja painovoiman romahtamisen vuoksi putoaa itseensä muodostaen mustan aukon. Supermassiiviset mustat aukot voivat sisältää satoja miljoonia tähdemassoja, kuten aurinkomme.
Tähtitieteilijät ovat nyt melko varmoja siitä, että nämä supermassiiviset mustat aukot ovat melkein jokaisessa maailmankaikkeuden galaksissa. Lisäksi näiden mustien reikien massa on jotenkin suhteessa muun galaksin massaan. Ne muodostetaan läheisessä yhteydessä toisiinsa.
Ryhmä tutkijoita Yhdysvalloista, Saksasta ja Espanjasta havaitsi, että supermassiiviset mustat aukot estävät tähteiden muodostumisen, jota esiintyy suurissa galakseissa.
Nuorissa galakseissa uudet tähdet ilmestyvät hyvin nopeasti, mutta heti kun galaksi on täysin muodostunut, tämä prosessi pysähtyy. Tähän vaikuttaa supermassiivinen musta aukko, joka on jokaisen suuren galaksin keskellä ja joka on miljoonia kertoja suurempi kuin aurinko. Sillä on gravitaatiovaikutuksia galaksin tähtiin ja joskus vahvistaa galaksin aktiivisen ytimen säteilyä. Tutkijoiden mielestä tämä energia sulkee tähden muodostumisen, kuumentaen ja haihduttaen kaasua, joka muuttuisi tähtiä sen jäähtyessä.
Kirjoittajat tutkivat massiivisia galakseja, joissa keskeisen mustan aukon massa on jo mitattu. Ymmärtääksesi kuinka nämä galaksit kehittyivät, tutkijat analysoivat niiden päästöspektriä Hobby-Eberley-kaukoputken avulla. Tuloksia verrattuna kirjoittajat näkivät, että galaksien muodostumisprosessit, joissa on eri massat keskeisillä mustilla reikillä, ovat hyvin erilaisia. Astronomit havaitsivat, että nämä erot liittyivät vain mustan aukon massaan, eivätkä galaksin kokoon tai sen morfologiaan.
Mainosvideo:
”Saman massan galakseissa, mutta niiden keskiosien mustien reikien eri massoilla, tähten muodostumisprosessi päättyi aikaisemmin, missä mustat aukot olivat massiivisempia, ja päinvastoin. Tämä tarkoittaa, että tähtien esiintyminen galakseissa, joissa keskimääräisten mustien reikien massa on pienempi, vei pidempään”, - kertoi fysiikan ja matematiikan tohtori Ignazio Martin-Navarro Kalifornian yliopistosta Santa Cruzissa.
Kirjoittajat huomauttavat, että aikaisemmin tällaisten tulosten saavuttaminen ei ollut mahdollista, koska kaikkien prosessien etenemisaika on hyvin erilainen: tähdet voivat muodostua satojen miljoonien vuosien aikana, kun taas energian vapautuminen aktiivisesta galaktisen ytimen alueesta voi tapahtua lyhyemmässä ajassa. Tällaiset ytimet eroavat toisistaan, ja niiden ominaisuudet riippuvat monista tekijöistä: mustan aukon koosta, mustalle reikään putoavan materiaalin lisääntymisasteesta ja monista muista.
Mustat aukot ilman tähtiä
Supermassiivisia mustia reikiä löytyy monien galaksien keskeltä. Niiden lähellä tapahtuvien prosessien avulla: lisääntymislevyn muodostuminen kiinnittyneestä aineesta ja relativistiset plasmasuuttimien suihkut, voidaan selittää esimerkiksi kvasaarien voimakkain säteily. Viime vuosikymmenen aikana on löydetty supermassiivisia mustia reikiä, joista monet ovat miljardeja kertoja massiivisempia kuin aurinko, suurilla Doppler-punasiirtoilla. Tämä tarkoittaa, että he olivat olemassa universumissamme vain 800 miljoonaa vuotta suuren iskun jälkeen.
Nykyaikainen astrofysiikka uskoo kuitenkin, että mustia reikiä syntyy tähtien evoluution seurauksena, kun viimeisessä vaiheessa lämpöydinpolttoaineensa menettäneen massiivisen tähden jäännös supistuu ja putoaa pieneen kappaleeseen hirvittävän painovoiman avulla. Sitten ne voivat kasvaa absorboiden ympäröivän aineen. Tällaisten nuorten ja erittäin massiivisten mustien reikien läsnäolo asettaa kyseenalaiseksi tällaisen muodostumisskenaarion, koska silloin ei ollut vielä tarpeeksi tähtiä, jotka olisivat kulkeneet koko evoluutiopolun.
Kanadan länsimaisen yliopiston astrofysiikot ovat kehittäneet teorian supermassiivisten mustien reikien muodostumisesta varhaisessa universumissa aineen suoran romahtamisen seurauksena ilman tähtiä. He kirjoittivat tästä Astrophysical Journal Letters -lehdessä.
Heidän mielestään varhaisessa maailmankaikkeudessa oli lyhyt aika, jolloin supermassiiviset mustat reikät voivat muodostua ja kasvaa nopeasti ilman edeltävää muodostumista tähtiä, vetämällä vain ympäröivän plasman ensisijaiseen hyytymään - "ituun". Sitten jossain vaiheessa muuttuneet olosuhteet pysäyttivät tämän prosessin. Tässä tapauksessa mustia reikiä muodostuu erittäin nopeasti erittäin lyhyessä ajassa. Tällaisen "suoran romahduksen" skenaario johtaa mustien aukkojen alkuperäisiin massoihin, jotka ovat paljon suurempia kuin tavanomaisessa "tähtijäännöksen" skenaariossa.
Tällainen supermassiivisten mustien reikien muodostumisen skenaario tekee mahdolliseksi selittää niiden olemassaolon ja valtavat massat jo hyvin varhaisessa vaiheessa universumimme evoluutiossa.