Čierne diery sú jedny z najzaujímavejších fenoménov vo vesmíre. Ak chcete vedieť, čo to je, prečítajte si tento príspevok: Čo je čierna diera? A teraz sa učíme niečo nové a zaujímavé o čiernych dierach a zákonoch vesmíru.
Čierne diery v strede galaxií sú známe aj ako supermasívne čierne diery. Čierne diery sa tvoria, keď hviezda s hmotnosťou najmenej 5-krát hmotnosťou Slnka dôjde z paliva a v dôsledku gravitačného zrútenia padá do seba a vytvára čiernu dieru. Supermasívne čierne diery môžu obsahovať stovky miliónov hmotností hviezd, napríklad naše Slnko.
Astronómovia sú teraz celkom presvedčení, že tieto superhmotné čierne diery sú v centre takmer každej galaxie vo vesmíre. Okrem toho hmotnosť týchto čiernych dier nejako súvisí s hmotnosťou zvyšku galaxie. Sú tvorené v úzkom kontakte.
Skupina vedcov zo Spojených štátov, Nemecka a Španielska zistila, že superhmotné čierne diery zastavujú vytváranie hviezd, ktoré sa vyskytujú vo veľkých galaxiách.
V mladých galaxiách sa nové hviezdy objavujú veľmi rýchlo, ale akonáhle sa galaxia úplne vytvorí, tento proces sa zastaví. Je to ovplyvnené supermasívnou čiernou dierou, ktorá je v centre každej veľkej galaxie a ktorá je miliónkrát väčšia ako Slnko. Má gravitačné účinky na hviezdy v galaxii a niekedy zosilňuje žiarenie z aktívneho jadra galaxie. Vedci sa domnievajú, že táto energia vypne tvorbu hviezd, zahrieva a rozptyľuje plyn, ktorý sa po ochladení zmení na hviezdu.
Autori študovali obrovské galaxie, kde už bola zmeraná hmotnosť centrálnej čiernej diery. Aby vedeli, ako sa tieto galaxie vyvíjali, vedci analyzovali svoje emisné spektrum pomocou Hobby-Eberleyovho ďalekohľadu. Pri porovnaní výsledkov autori videli, že procesy formovania galaxií so strednými čiernymi dierami rôznych hmôt sú veľmi odlišné. Astronómovia zistili, že tieto rozdiely súviseli iba s hmotnosťou čiernej diery a nie s veľkosťou galaxie alebo jej morfológiou.
Propagačné video:
„V galaxiách s rovnakou hmotnosťou, ale s rôznymi hmotami ich centrálnych čiernych dier, proces formovania hviezd skončil skôr, kde boli čierne diery masívnejšie, a naopak. To znamená, že výskyt hviezd v galaxiách s nižšou hmotnosťou stredných čiernych dier trval dlhšie, “- povedal Ignazio Martin-Navarro, doktorát z fyziky a matematiky na Kalifornskej univerzite v Santa Cruz.
Autori poznamenávajú, že predtým nebolo možné dosiahnuť také výsledky, pretože čas priebehu všetkých procesov je veľmi odlišný: hviezdy sa môžu tvoriť viac ako stovky miliónov rokov, zatiaľ čo k uvoľňovaniu energie z aktívneho galaktického jadra môže dôjsť v kratšom čase. Takéto jadrá sa od seba líšia a ich vlastnosti závisia od mnohých faktorov: veľkosť čiernej diery, úroveň narastania materiálu padajúceho na čiernu dieru a mnoho ďalších.
Čierne diery bez hviezd
Supermasívne čierne diery sa nachádzajú v strede mnohých galaxií. Pomocou procesov, ktoré sa vyskytujú v ich blízkosti: vytvorením akréčného disku z priťahovanej hmoty a relativistických prúdov plazmových prúdov je možné vysvetliť napríklad najsilnejšie žiarenie kvasarov. V poslednom desaťročí boli objavené supermasívne čierne diery, z ktorých mnohé sú miliardy krát masívnejšie ako Slnko, s veľkými Dopplerovými červenými posunmi. To znamená, že existovali v našom vesmíre iba 800 miliónov rokov po Veľkom tresku.
Moderná astrofyzika sa však domnieva, že čierne diery vznikajú v dôsledku vývoja hviezd, keď sa v poslednej fáze pozostatok mohutnej hviezdy, ktorá stratila svoje termonukleárne palivo, stiahne a zrúti sa do malého telesa s monštruóznou gravitáciou. Potom môžu rásť a absorbovať okolitú hmotu. Prítomnosť takýchto mladých a veľmi veľkých čiernych dier spochybňuje takýto scenár formácie, pretože vtedy ešte nebolo dosť hviezd, ktoré prešli celou evolučnou cestou.
Astrofyzici na Západnej univerzite v Kanade vyvinuli teóriu vytvárania supermasívnych čiernych dier v ranom vesmíre v dôsledku priameho kolapsu hmoty bez tvorby hviezd. Napísali o tom v listoch Astrofyzikálneho denníka.
Podľa ich názoru bolo v ranom vesmíre krátke obdobie, kedy sa mohli vytvoriť superhmotné čierne diery a rýchlo rásť bez predbežného vytvorenia hviezdy, jednoducho vtiahnutím okolitej plazmy do primárnej zrazeniny - „zárodku“. Potom v určitom okamihu zmenené podmienky tento proces zastavili. V tomto prípade sa čierne diery vytvárajú veľmi rýchlo v extrémne krátkom časovom intervale. Scenár takého „priameho kolapsu“má za následok počiatočné hmotnosti čiernych dier oveľa väčšie ako v štandardnom scenári „hviezdnych zvyškov“.
Takýto scenár tvorby supermasívnych čiernych dier umožňuje vysvetliť ich existenciu a obrovské masy už vo veľmi ranom štádiu vývoja nášho vesmíru.