Mladý vesmír Prísna strava pre prvé čierne diery
MLADÝ VESMÍR
Prísna strava pre prvé čierne diery
Stefan Deiters
astronews.com
17. augusta 2009
Pomocou rozsiahlych počítačových simulácií sa teraz astronómovia pokúsili vypátrať osud prvých čiernych dier vo vesmíre. Na ich prekvapenie zistili, že tieto prvé gravitačné pasce zjavne nemôžu rásť veľmi rýchlo podľa očakávania, ale len postupne pribúdajú. Ich vplyv na okolie bol napriek tomu obrovský.
„Prvé hviezdy boli podstatne hmotnejšie ako hviezdy, ktoré dnes môžeme pozorovať, a často dosiahli hmotnosti, ktoré zodpovedajú viac ako stokrát väčšej hmotnosti ako naše slnko,“ vysvetľuje John Wise z Goddardovho vesmírneho letového strediska NASA, jedného z účastníkov štúdie Vedec. „Prvýkrát sme boli schopní simulovať, čo sa stalo s plynom okolo týchto hviezd, predtým a potom, čo sa z nich stala čierna diera.“
Ukázalo sa, že silné žiarenie hviezdnych gigantov malo rozhodujúci vplyv na plyn v ich prostredí: „Tieto hviezdy v podstate zabezpečili, že väčšina plynu okolo nich zmizla,“ vysvetľuje Wise. Niektoré z týchto obrovských slnka navyše neukončili svoj jadrový život ako pôsobivá supernova, skôr sa zrútili priamo do čiernej diery.
Takto vytvorené čierne diery sa teraz nachádzali v oblasti takmer bez plynu, takže mohli ďalej rásť len veľmi pomaly. „Počas prvých 200 miliónov rokov našej simulácie narástla čierna diera so stonásobkom hmotnosti slnka o necelé percento,“ hovorí Marcelo Alvarez z Kavliho inštitútu pre časticovú astrofyziku a kozmológiu. Alvarez viedol vyšetrovanie a je tiež hlavným autorom článku, ktorý vyjde v The Astrophysical Journal Letters.
Teraz predložené simulácie sú najpodrobnejšími modelmi tejto fázy v mladom vesmíre. Počiatočné podmienky boli stanovené pomocou pozorovaní žiarenia kozmického pozadia, ktoré sa datuje zhruba od 380 000 rokov po Veľkom tresku. Simulácia zohľadňuje hydrodynamiku, chemické reakcie, absorpciu a emisiu žiarenia a tvorbu hviezd.
Môžete vidieť, ako sa plyn pomaly spája gravitáciou a vznikajú prvé hviezdy. Tieto masívne prvé slnká krátko žiarili mimoriadne jasne a emitovali toľko energie, že z ich okolia zmizli všetky plynové mračná. Tieto prvé hviezdy však nežili dlho: jadrové palivo čoskoro skončilo. Zrútili sa do čiernych dier, ktoré potom boli v prostredí, v ktorom takmer nezostal žiadny materiál, ktorý by mohla čierna diera absorbovať.
Napriek tomu mali tieto čierne diery dôležitý vplyv na svoje okolie: v simulácii to bolo zrejmé zohľadnením röntgenového žiarenia z bezprostrednej blízkosti čiernej diery, ktoré mohlo ovplyvňovať vzdialenejší plyn. Zaistila nielen to, že sa tento plyn nepohybuje v smere k čiernej diere, ale mohla tiež ohrievať plyn, ktorý bol vzdialený až 100 svetelných rokov, na teploty niekoľko tisíc stupňov Celzia.
Hviezdy však nemôžu vzniknúť v horúcom plyne: „Aj keď čierne diery nevykazujú žiadny výrazný nárast, žiarenie, ktoré emitujú, je dostatočne silné na to, aby zabránili vzniku hviezd v ich blízkosti po dobu desiatich alebo dokonca 100 miliónov rokov,“ sumarizuje Alvarez význam Výsledky spolu. Čierne diery v mladom vesmíre tak hrali prekvapivo rôznorodú úlohu pri formovaní štruktúr vo vesmíre.