Kosmos  / News

Zwyczaje żywieniowe czarnych dziur różnią się w zależności od ich rozmiarów i wieku

Naukowcy z Centrum Astrofizyki na Harvardzie oraz Black Hole Initiative (BHI) rzucają nowe  światło na to, jak czarne dziury rosną na przestrzeni czasu. Aby tego dokonać badacze stworzyli nowy model, który pozwala sprawdzić czy procesem dominującym jest wzrost przez akrecję materii, czy też przez łączenie z innymi czarnymi dziurami. 

Dr Abraham Loeb z Harvardu wraz ze współpracownikami, opracował nowy model teoretyczny, którego zadaniem było ustalenie głównego kanału wzrostu masy czarnych dziur. Model ten stosuje się do od lokalnego wszechświata do tego, który obserwujemy z odległości 13 mld lat świetlnych.

Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że główny kanał wzrostu zależy od masy czarnej dziury i przesunięcia ku czerwieni (redshift). W pobliskim wszechświecie małe czarne dziury rosną głównie przez akrecję, podczas gdy bardzo duże czarne dziury rosną głównie łącząc się z innymi. W bardzo odległym wszechświecie jest odwrotnie: małe czarne dziury rosną głównie łącząc się ze sobą, a duże w procesie akrecji materii.

Czarne dziury mogą rosnąć na dwa sposoby. Mogą pochłaniać materię z otaczającej ich przestrzeni lub mogą się ze sobą łączyć w jedną masywną czarną dziurę - mówi Pacucci. Obecnie uważamy, że pierwsze czarne dziury zaczęły tworzyć się w przybliżeniu z pierwszą populacją gwiazd, jakieś 13,5 miliarda lat temu. Pytanie brzmi: w jaki sposób te „nasiona” urosły, tworząc bardzo szeroką populację czarnych dziur, które naukowcy obecnie wykrywają we wszechświecie, od małych po bardzo duże, których blask widzimy  z drugiego końca wszechświata? Loeb dodaje: Możemy ograniczyć ich historię nie tylko poprzez wykrywanie światła, ale także przez fale grawitacyjne emitowane w procesie łączenia.

Wcześniejsze badania wskazywały, że czarne dziury, które nabierają masy głównie w procesie akrecji wirują szybciej wokół własnej osi niż te, które rosną łącząc się z innymi. Ponieważ szybkość rotacji, spin, zasadniczo wpływa na sposób, w jaki świeci bezpośrednie otoczenie czarnej dziury, badanie głównego sposobu wzrostu czarnych dziur pomaga nam lepiej ustalić, jak jasne mogą być tego typu źródła. Wiemy już, że materia spada w kierunku horyzontu zdarzeń czarnych dziur, a gdy przyspiesza, również się nagrzewa, a sam gaz zaczyna emitować promieniowanie - powiedział Pacucci.

Im więcej materii gromadzi czarna dziura, tym będzie ona jaśniejsza; dlatego jesteśmy w stanie obserwować odległe obiekty, takie jak supermasywne czarne dziury.

Są miliardy razy masywniejsze niż słońce i są w stanie emitować ogromne ilości promieniowania, abyśmy mogli je obserwować z odległości nawet miliardów lat świetlnych. Loeb stwierdził ponadto, że nawet jeśli w ich otoczeniu nie ma żadnego gazu, to czarne dziury mogą powiększać swoją masę w procesach łączenia galaktyk.

Czarne dziury i ich wzrost wydają się odgrywać kluczową rolę w ewolucji galaktyk. Uważamy, że każda galaktyka posiada własną masywną czarną dziurę, która reguluje powstawanie gwiazd w galaktyce - dodaje Pacucci. Zrozumienie, w jaki sposób czarne dziury powstawały, rosły i ewoluowały wraz z galaktykami, jest niezwykle ważne dla każdego kto chce zrozumieć wszechświat. Nasze badania stanowią znaczący krok w tę stronę.

Powstające obecnie obserwatoria rentgenowskie i fal grawitacyjnych, takie jak Lynx, Athena, AXIS i LISA, będą w stanie wykryć większość czarnych dziur badanych w ramach tej pracy, aż do bardzo wczesnego wszechświata. Przyszłe obserwacje pozwolą na przetestowanie nowego modelu i tym samym rozszerzą naszą wiedzę o populacji czarnych dziur na przestrzeni historii wszechświata.

Testowaliśmy już nasz model na danych dotyczących pobliskich czarnych dziur i uzyskaliśmy bardzo kuszące wyniki - mówi Pacucci. Naszym celem w tym badaniu było przekazanie społeczności naukowej teorii opisującej wzrost czarnych dziur na przestrzeni dziejów wszechświata. Z jednej strony pozwoli ona lepiej planować strategie obserwacyjne przyszłych teleskopów kosmicznych, a z drugiej może stanowić fundament do tworzenia innych modeli opisujących inne aspekty ewolucji wszechświata.

Nie przegap nowych tekstów. Obserwuj Spider's Web w Google News.

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst