Useiden kymmenien galaksien tutkimus usean miljardin valovuoden säteellä itsestämme on paljastanut useita mustia reikiä, jotka ylittävät moninkertaisesti odotuksemme siitä, kuinka suuria ne voivat kasvaa. Uusin tutkimus auttaa meitä ymmärtämään paremmin näiden salaperäisten astrofysikaalisten kohteiden kehitystä, mutta myös avaa meille uusia mielenkiintoisia kysymyksiä. Esimerkiksi, kuinka mustista reikistä tulee niin uskomattoman massiivisia?
Tähtien romahtamisen seurauksena olevia mustia reikiä ei tarvitse ottaa käyttöön. Olemme kuulleet, että ne aiheuttavat häiriöitä avaruusajassa, katselivat heidän röyhtäilyäänen ja jopa ehkä ensimmäisen kerran historiassa voimme nähdä yhden heistä omilla silmillämme tänä vuonna. Tutkijat ovat erittäin kiinnostuneita mustista reikistä, ja siihen on erittäin ymmärrettävä syy.
“Mitä ovat galaksit? Nämä ovat "tiiliä", jotka yhdistetään maailmankaikkeuden kokonaiskuvaan. Ja ymmärtääksemme, kuinka ne muodostuvat ja kehittyvät, meidän on ensin ymmärrettävä, kuinka mustat reiät toimivat”, sanoo fyysikko Julia Hlavacek-Larrondo Montrealin yliopistosta, Kanada.
Ei niin, että mustat reiät itse yksinkertaistavat tätä työtä - on erittäin vaikea ymmärtää sitä, mitä on mahdotonta (kuten meille näyttää) nähdä suoraan. Siksi astrofysiikit etsivät muita johtolankoja, joiden avulla he voisivat kaivaa syvemmälle. Yksi suunta on yhteyden etsiminen mustien reikien massojen ja galaksien välillä, joissa ne sijaitsevat. Jos meillä olisi yksinkertainen tapa verrata galaksien kokoa mustien reikien kanssa niiden keskuksissa, tutkijoiden mukaan se säästää meille paljon aikaa ja vaivaa sekä entisen että jälkimmäisen tutkimisessa.
Siksi Hlavacek-Larrondo, yhdistäen voimansa muiden Kanadan, Espanjan ja Ison-Britannian tutkijoiden kanssa, suoritti tutkimuksen 72 galaksista, jotka sijaitsevat 3,5 miljardin valovuoden säteellä meistä, toivoen keksivän yleisen kaavan, joka voisi yksinkertaistaa massan määritystä. mustia reikiä galaktisten keskuksissa. Tutkijat jakoivat havaintonsa kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran kuukausitiedoissa.
Itse mustien reikien koon arvioimiseksi ryhmä analysoi röntgensäteiden spektriä, joka karkaa kuuman kaasun pyörrevirroista mustien reikien keräyslevyistä, ja vertasi sitten lukuja ympäröivän galaksin kokonaisvalavuuteen.
Melko suositun hypoteesin mukaan mitä suurempi galaksi itsessään on, sitä suurempi itse keskellä oleva musta reikä voi olla - mutta käytännössä kaikki osoittautui olemaan niin yksinkertaista kuin odotettiin.
"Huomasimme, että mustat aukot voivat olla paljon suurempia kuin arvioitu lakisääteinen koko", kommentoi johtavan tutkimuksen kirjoittaja Mar Mezqua Espanjan avarustieteellisestä instituutista.
Mainosvideo:
Odotettavissa olevan massan ja koon korrelaation sijaan niiden galaksien kanssa joukko mustia reikiä on osoittanut paljon nopeampaa kasvua ja massavoittoa kuin niiden ympärillä oleva muu tila. Kävi ilmi, että noin 40 prosentilla tutkituista mustista reikistä on vähintään 10 miljardia kertaa enemmän kuin Auringon massa. Tässä yhteydessä tulisi kuitenkin selventää, että mitään massatietueita ei tallennettu, ja primaatti kuuluu yhä galaksin NGC 4889 mustalle aukolle, jonka massa vastaa 21 miljardia aurinkomassaa. Lisäksi epäillään, että 12,1 miljardin valovuoden päässä sijaitseva galaksi S5 0014 + 81 sisältää todellisen hirviön, jonka massa on noin 40 miljardia aurinkoa. Mutta silti niin suuri joukko supermassiivisia mustia reikiä sai tutkijat ihmettelemään, kuinka heistä tulee sellaisia.
Tutkijoilla on kaksi teoriaa: joko nämä mustat aukot näyttivät alun perin hyvin suurilta ja houkuttelivat sitten kirjaimellisesti suurimman osan galaksien asiasta heidän ympärillään, tai tietoissamme on vakavia aukkoja siitä, kuinka galaksit tuottavat mustia reikiä.
”Ovatko ne niin suuria, koska he ilmestyivät heti sellaisiksi, vai auttoivatko niitä ihanteelliset olosuhteet, jotka antoivat heille mahdollisuuden kasvaa erittäin nopeasti usean miljardin vuoden ajan? Emme voi tällä hetkellä vastata tähän kysymykseen”, Mezqua sanoo.
Vastaus tähän kysymykseen voi kuitenkin sisältyä toiseen tutkimukseen, joka julkaistaan suurimmassa tieteellisten lehtien arXiv.org-kirjastossa ja odottaa todentamista. Kurssillaan tutkijat tutkivat yli 30 000 galaksia, jotka sijaitsevat 12,2 miljardin valovuoden säteellä, ja havaitsivat, että mustien reikien kasvunopeuden suhde tähteiden kasvuun kiihtyi niiden galaksien kasvun myötä, joissa tutkitut kohteet sijaitsivat. Toisin sanoen galakseissa, joissa on paljon tähtiä, mustat aukot olivat aina "äärettömiä".
Yleisempi ote näistä tutkimuksista on, että tähtien muodostumisen ja mustien reikien välillä on todellakin yhteys, ja se on hyvin hämmentävä. Tietenkin tarvitaan yli tusina lisää tutkimuksia sen ymmärtämiseksi paremmin. Mutta yksi asia on jo tulossa selväksi - ilman näitä jättiläisiä maailmankaikkeus näyttäisi aivan erilaiselta.
Nikolay Khizhnyak