Astronomové rozluštili záhadu supermasivních černých děr v mladém vesmíru

Astrofyzikové z Western University objevili důkazy potvrzující přímý vznik černých děr smrštěním hmoty, které nepotřebují jako mezistupeň vyvinout se z velmi hmotných hvězd v závěrečném stadiu vývoje. Vytvoření černých děr v mladém vesmíru, zformovaných tímto způsobem, může vědcům poskytnout rovněž vysvětlení přítomnosti extrémně hmotných černých děr ve velmi rané fázi vývoje našeho vesmíru.

Shantanu Basu a Arpan Das z Western's Department of Physics & Astronomy navrhli vysvětlení pozorovaného rozložení hmotností a svítivostí supermasivních černých děr, pro které doposud neexistovalo žádné vědecké vysvětlení. Objev byl publikován v časopise Astrophysical Journal Letters.

Model je založen na velmi jednoduchém předpokladu: supermasivní černé díry se vytvořily extrémně rychle během mimořádně krátkého časového období a následně jejich tvorba náhle ustala. Toto vysvětlení je v kontrastu se současným chápáním toho, jak vznikají černé díry hvězdné velikosti, které se zrodí v okamžiku, když se zhroutí jádro velmi hmotné hvězdy.

„Toto je jasný pozorovatelský důkaz, že černé díry mají původ v přímém kolapsu hmoty a nikoliv v kolapsu hvězd v závěrečném stadiu vývoje,“ říká Shantanu Basu, profesor astronomie na Western University, který je mezinárodně uznávaným odborníkem na rané etapy vývoje hvězd a vývoj protoplanetárních disků.

Shantanu Basu a Arpan Das vyvinuli nový matematický model na základě výpočtu hmotnostní funkce supermasivních černých děr, které se zformovaly během krátkého časového intervalu a prodělaly prudký exponenciální růst hmotnosti. Přírůstek hmotnosti může být regulován Eddingtonovou mezí, která stanoví rovnováhu záření a gravitačních sil nebo ji může dokonce mírně převýšit.

V průběhu posledního desetiletí bylo objeveno mnoho supermasivních černých děr, jejichž hmotnosti až miliardkrát převyšují hmotnost Slunce. Tyto objekty vykazují vysoký tzv. rudý posuv, což znamená, že existovaly již asi 800 miliónů roků po Velkém třesku. Přítomnost těchto mladých a velmi hmotných černých děr vede k pochybnostem o našem chápání jejich vzniku a růstu. Scénář přímého kolapsu to umožňuje, protože počáteční hmotnosti, které jsou mnohem vyšší než předpokládají standardní scénáře vývoje hvězd, mohou jen obtížně vést k vysvětlení pozorování. Tyto nové výsledky poskytují důkazy, že takový přímý kolaps vedl ke vzniku supermasivních černých děr v raném vesmíru.

Shantanu Basu předpokládá, že tyto nové výsledky mohou být využity při budoucích pozorováních k odvození historie vzniku extrémně hmotných černých děr, které existovaly již ve velmi mladém vesmíru.

Zdroj: https://phys.org/news/2019-06-decipher-history-supermassive-black-holes.html

autor: František Martinek