Neverovatno: Snimljeno ogromno svemirsko "čudovište" koje se "onesvestilo od hrane"

Naučni portal Space.com objavio je zanimljivu priču o ranim crnim rupama. Prenosimo je:

"Spavanje nakon prejedanja hranom dilema je s kojom se mnogi od nas sreću na Božić. Nova istraživanja pokazuju da su, pre nekoliko milijardi godina, i neke rane crne rupe morale da "odspavaju" nakon što su se previše nahranile.

Preporučujemo

Koristeći Svemirski teleskop Džejms Veb (JWST), astronomi su uočili uspavanu supermasivnu crnu rupu koja je postojala samo 800 miliona godina nakon Velikog praska. Ova kosmička neman se "onesvestila" nakon što je progutala ogromnu količinu galaktičkog gasa i prašine.

Ova crna rupa je vanredna zbog svoje monstruozne veličine. Sa masom od oko 400 miliona puta većom od mase Sunca, ona je najmasivnija crna rupa koju je JWST uočio u ranom Svemiru. Otkriće, objavljeno u sredu (18. decembra) u časopisu Nature, dodatno komplikuje misteriju o tome kako su supermasivne crne rupe tako brzo dostigle ogromne mase u ranoj fazi Svemira.

Masa ove supermasivne crne rupe je takođe neobična jer, kada se takvi kosmički titani obično pronađu u lokalnom (i novijem) Svemiru, njihova masa čini oko 0,1% mase galaksije domaćina. Ova supermasivna crna rupa ima masu koja je ekvivalent oko 40% mase njene galaksije domaćina.

Naučnici bi očekivali da ovakva gigantska crna rupa proždire materiju i tako raste. Međutim, ova je usisavala gas vrlo sporim tempom, oko stoti deo maksimalne moguće stope za crnu rupu ove veličine. Pošto crne rupe imaju spoljne granice poznate kao "horizont događaja" koje zarobljavaju svetlost (i sve ostalo što ih pređe), one koje nisu aktivno hranjene obično su nevidljive.

Kada su okružene materijom u obliku spljoštenog oblaka nazvanog akrecioni disk, gravitacioni uticaj supermasivnih crnih rupa stvara ogromno trenje, što uzrokuje da ovaj kosmički disk zrači svetlost. Ovo zračenje omogućava detekciju supermasivnih crnih rupa.

Međutim, ova uspavana supermasivna crna rupa je bila drugačija. Njena ogromna masa omogućila je ogroman gravitacioni uticaj, čineći je vidljivom.

"Iako je ova crna rupa uspavana, njena ogromna masa omogućila nam je da je detektujemo," rekao je vođa tima Ignas Juodžbalis iz Kavli instituta za kosmologiju u Kembridžu. "Njeno stanje mirovanja omogućilo nam je da naučimo nešto i o masi galaksije domaćina.

"Rani svemir uspevao je da proizvede prave nemani, čak i u relativno malim galaksijama."

Zašto su rane monstruozne crne rupe veliki problem?

Od kada je JWST počeo sa posmatranjima Kosmosa 2022. godine, ovaj moćni instrument otkrio je supermasivne crne rupe u ranijim fazama Svemira.

Supermasivne crne rupe su kosmički titani sa masama koje su ekvivalentne milionima ili čak milijardama masa Sunca. Za razliku od crnih rupa sa stelarnom masom, koji nastaju kolapsom masivnih zvezda, smatra se da supermasivne crne rupe rastu kroz lančana spajanja sve masivnijih crnih rupa i neprekidnim akrecionim procesom gasa i prašine iz njihovih galaksija domaćina.

Ovaj proces, prema teoriji, traje preko milijardu godina da bi se formirala supermasivna crna rupa čak i sa masom na nižem nivou ovih monstruoznih objekata. To znači da pronalaženje supermasivne crne rupe u kasnijim fazama 13,8 milijardi godina starog Svemira nije problematično.

Međutim, pronalaženje ovih kosmičkih titana u fazama kada je Svemir bio mlađi od milijardu godina, ponekad već 600 miliona godina nakon Velikog praska, predstavlja problem. Ogromna veličina ove rane crne rupe i činjenica da ne raste brzo dodatno komplikuju situaciju.

"Moguće je da se crne rupe "rađaju velike", što bi moglo objasniti zašto JWST pronalazi ogromne crne rupe u ranom Svemiru," rekao je član tima i istraživač Roberto Majolino. "Ali druga mogućnost je da prolaze kroz periode hiperaktivnosti, praćene dugim periodima mirovanja."

Crne rupe "preteruju s hranjenjem"

Majolino i njegove kolege ponovo su istražili problem supermasivnih crnih rupa u ranom Svemiru simulacijama njihovih mehanizama rasta. Tim je otkrio da je najverovatnije objašnjenje da crne rupe mogu povremeno prekoračiti ograničenje akrecije.

Ovo ograničenje, poznato kao "Edingtonova granica," sugeriše da svaki "proždrljivi" nebeski objekat dostiže tačku u kojoj radijacija, proizvedena njegovim hranjenjem, odbija materijal, prekidajući snabdevanje "hranom".

Tim smatra da su rane crne rupe mogle prolaziti kroz periode "prejedanja", ili "super-Edingtonove akrecije." Tokom ovih perioda, "pohlepne" crne rupe bi rasle hiper-ubrzano. Ovaj proces bi trajao između 5 i 10 miliona godina, nakon čega bi crna rupa "spavala" 100 miliona godina.

"Zvuči kontraintuitivno da se uspavana crna rupa objašnjava periodima hiperaktivnosti, ali ti kratki izboji omogućavaju joj da brzo raste dok većinu vremena provodi u mirovanju," rekao je Majolino.

Period mirovanja ovih crnih rupa traje 10 do 20 puta duže od faze super-Edingtonove akrecije, što znači da astronomi češće nailaze na ove kosmičke titane tokom njihovog sna nego tokom "večere."

Otkriće ovog gigantske uspavane crne rupa predstavlja prekretnicu za ovu teoriju.

Ova monstruozna rana crna rupa možda je samo vrh ledenog brega, pri čemu tim sumnja da bi rani Svemir mogao biti prepun ovih uspavanih džinova. Nažalost, uspavano stanje ovih nemani otežava njihovo otkrivanje.

"Verovatno je da je ogromna većina crnih rupa u ovom stanju mirovanja – iznenađen sam što smo pronašli ovu, ali sam uzbuđen zbog pomisli da bismo mogli pronaći još mnogo njih," zaključio je Majolino.

(Telegraf Nauka/Space.com)