Naukowcy rozwiązują zagadkę powstania pierwszych kwazarów we wszechświecie

Zaobserwowano aż 40 supermasywnych czarnych dziur, prawdopodobnie zasilanych światłem jasne kwazary; Jednak sposób, w jaki te kwazary formują się mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu, pozostaje jednym z głównych problemów astrofizyki.

Teraz zespół astrofizyków rozwiązał tę zagadkę. Odkryli, że pierwsze kwazary powstały naturalnie w młodym wieku Gwałtowne i burzliwe warunki wszechświata zbiorników z gazami szlachetnymi.

Symulacje superkomputerowe we wcześniejszych badaniach sugerowały, że: wczesne kwazary Powstały na skrzyżowaniach rzadkich, zimnych i silnych strumieni gazu. Było ich tylko tuzin na dużym obszarze kosmicznym, miliard lat świetlnych od nas, a jednak w chwili narodzin musiały mieć 100 000 mas Słońca. Dziś czarne dziury Zwykle mają tylko 10 do 100 mas Słońca i pojawiają się, gdy duże gwiazdy wyczerpią się i zapadają.

Spekulowano, że gwiazdy o masach Słońca 10 000–100,00 powstały we wczesnym Wszechświecie, ale tylko w egzotycznych, precyzyjnie dostrojonych środowiskach, takich jak silne tło ultrafioletowe lub przepływy naddźwiękowe między gazem a Ciemna materia Nie przypomina burzliwych chmur, w których powstały pierwsze kwazary.

Zespół ekspertów kierowany przez dr Daniela Wallena z Uniwersytet Portsmouth PowiedziałA „Uważamy, że te gwiazdy są trochę podobne do dinozaurów na Ziemi, są ogromne i prymitywne. Miały tak krótkie życie, że żyły tylko przez ćwierć miliona lat, zanim zapadły się w czarne dziury”.

„To odkrycie jest niezwykłe, ponieważ przeważyło 20 lat myślenia o Pochodzenie pierwszych supermasywnych czarnych dziur we wszechświecie.”

„W centrach większości z nas znajdujemy supermasywne czarne dziury ogromne galaktyki Dzisiaj, która może być miliony lub miliardy razy większa od masy Słońca. Ale w 2003 roku zaczęliśmy znajdować kwazary – niezwykle jasne czarne dziury, które aktywnie gromadzą się jak kosmiczne latarnie morskie we wczesnym Wszechświecie – które istniały mniej niż miliard lat w historii. wielka eksplozja. I nikt nie rozumiał, jak powstały w tak wczesnych czasach”.

„Uważamy, że te gwiazdy są trochę podobne do dinozaurów na Ziemi, są ogromne i prymitywne. Miały tak krótkie życie, że żyły tylko przez ćwierć miliona lat, zanim zapadły się w czarne dziury”.

Nasze modele superkomputerów sięgają do bardzo wczesnych czasów i odkrywają, że zimne, gęste strumienie gazu zdolne do wyhodowania miliarda czarnych dziur o masie Słońca w ciągu zaledwie kilkuset milionów lat stworzyły swoje supermasywne gwiazdy bez potrzeby tworzenia nietypowych środowisk. Zimne prądy spowodowały zakłócenia w obłoku, które uniemożliwiły formowanie się normalnych gwiazd, dopóki obłok nie stał się tak masywny, że zapadł się katastrofalnie pod własnym ciężarem, tworząc dwie gigantyczne pierwotne gwiazdy – jedną o masie 30 000 mas Słońca, a drugą o masie 40 000.”

„W konsekwencji jedyne pierwotne obłoki, które mogły uformować kwazar natychmiast po kosmicznym świcie – kiedy powstały pierwsze gwiazdy we wszechświecie – również stworzyły własne dogodnie masywne nasiona. Ten prosty i piękny wynik wyjaśnia nie tylko pochodzenie pierwszych kwazarów, ale także demografia – ich liczebność w dawnych czasach. ”

„Pierwsze supermasywne czarne dziury były po prostu następstwem formowania się struktur w kosmologii zimnej ciemnej materii – dzieci kosmicznej sieci”.

Numer czasopisma:

1. Latif, MA; Wallen, D.J.; Khoshvar, S. i in. Turbulentne zimne przepływy dały początek pierwszym kwazarom. charakter temperamentu 607, 48-51 (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04813-y