Vaciaremos la vista: un nuevo modelo de nacimiento supermasivos agujeros negros

Agujeros negros supermasivos — objetos, en cientos de millones o incluso miles de millones de veces ser un habitual de la estrella, — quizás la más misteriosos objetos de la astrofísica moderna. Ellos se esconden en los corazones de la mayoría de las grandes galaxias, incluyendo nuestra vía láctea. Dada su omnipresencia, estos agujeros negros pueden desempeñar un papel vital en la formación y evolución del Universo. Pero como llegaron a ser tan masiva, cuestión que hasta ahora preocupa a los teóricos de todo el mundo.

La mayoría de la hipótesis razonable — de que estos monstruos han podido crecer tan sólo absorbiendo enormes cantidades de gas durante miles de millones de años — hoy refutada. Las observaciones han demostrado la existencia de agujeros negros, que estaban en miles de millones más voluminoso del Sol ya unos 800 millones de años después del big Bang. Y de nuevo la pregunta: ¿cómo se растолстели tan rápidamente? La mayoría de астрофизиков coinciden en que los agujeros negros supermasivos tenían huevos de pequeñas "semillas" de los agujeros negros. Simplemente no está muy claro, en la medida de un debe ser esa semilla. Una escuela de pensamiento considera que la semilla de los agujeros negros deben ser grandes, hay miles o decenas de miles de masas solares; la otra es que las semillas pueden ser pequeñas — no más de un centenar de masas solares.

Ambos campos deben controlar el hecho de que los agujeros negros son voraces consumidores. La gravedad puede contraerse gas exactamente hasta el momento en que alrededor de un agujero negro no comenzará a acumularse sustancia, formando el blanco caliente de la unidad, irradiaba una intensa radiación y repulsivo que viene de gas, por lo tanto, cortando el suministro de alimentos. Esto se conoce como el límite de Эддингтона. Se considera que se reduce drásticamente la velocidad con la que un agujero negro puede absorber la sustancia y crecer. La ventaja de los modelos que utilizan pequeñas semillas, en el sentido de que tales полусредние los agujeros negros son bastante fáciles de fabricar; la falta de la misma en el hecho de que para una rápida transformación en agujeros negros supermasivos se deben rebasar el límite de Эддингтона y confiando en los diferentes posibles excepciones, superar sus limitaciones. El modelo con una gran semilla, por el contrario, respetan el límite, proporcionando сверхмассивным negro дырам una alta salida, para que puedan devorar más de gas, antes de alcanzar el límite de la más grandes de las semillas y difícil de hacer. Gigantescas nubes de gas, que puede коллапсировать con la formación de grandes semillas, también puede descomponerse en pequeños pedazos, formando acumulaciones de estrellas y la no ampliación de los agujeros negros.

Independientemente de que se llevará a cabo por grandes o pequeñas semillas, "ha habido muchas teorías que tratan de explicar la existencia o ensamblado supermasivos agujeros negros, pero ni uno de ellos propuso natural de la solución", dice naoki Йошида, el astrofísico de la universidad de tokio. Йошида es un defensor de los grandes de semillas, así como coautor de un artículo publicado la semana pasada en la revista Science. En ella habló de cómo agujeros negros supermasivos formaron inesperadamente la mayor población de la misma en el joven Universo. Su "lugar natural" implica la alta velocidad de los flujos de gas que fluye a través del Universo tras el big Bang, y que hacen un importante catalizador. En particular, se basa en la supuesta interacción entre гамильтонианом y materia oscura misteriosa, invisible a la sustancia, que, al parecer, actúa como la gravitación de pegamento de las galaxias.

Cultivando un agujero negro

Junto con sus colegas en la universidad de texas en austin y la Universidad de tübingen en alemania Йошида utilizado informáticos de simulación para recrear las condiciones en el Universo temprano, especificando la cosmología parámetros como la densidad de la materia oscura, que los astrónomos han calculado, la medición de la composición del Universo temprano.

"Hemos tratado de reproducir el estado original lo más cerca posible de nosotros mismos", dice Йошида, y dado el Universo de tiempo en el desarrollo".

De Acuerdo con моделированиям científicos, en algunas partes del Universo, la gravedad de la materia oscura podría capturar sujetos que se muevan rápidamente los flujos de principal, de hidrógeno y helio, los restantes después de la Gran Explosión. Un poco más tarde, como han descubierto los científicos, estos primeros gases разгонялись en algunas áreas silvestres de la velocidad — se hacían "más rápido que el viento", como dice Йошида. "Usted debe presentar, en la medida difícil de atrapar el gas que se mueve muy rápidamente", dice Йошида. Coloque una mano debajo de una manguera de bomberos — y el agua al instante romper. "La única manera de detener este fuerte viento — aplicar lo suficientemente fuerte fuerza de gravedad", dice. Los científicos estiman que por cada tres millones de años luz en el Universo temprano era bastante oscura de la materia, para que la gravedad pueda capturar ese viento — como si de dirigir el curso del río hacia atrás. Esta es la atracción entre el gas y materia oscura ha creado una gran nube de gas y no se ha formado un pequeño estrellas en el camino.

Simulado del gas de la nube, a continuación, коллапсировало en un enorme estrella, que siguió absorber más de gas, hasta que no llegue a 34 000 solares de las masas. Esta inusualmente grande hipotética estrella que pueda alcanzar esta magnitud sólo en el caso de que si era neta de hidrógeno helio — dos elementales de los gases, que dando vueltas en el Universo temprano, antes de que las primeras estrellas empezaban a сверхновыми, que posteriormente salieron de elementos más pesados que el carbono, el nitrógeno, el oxígeno. Ideas similares se expresaron antes, pero un modelo de trabajo presentado por primera vez.

"Nuestra simulación mostró que este tipo de fenómenos realmentesuceden, así como las grandes estrellas, de hecho, pueden formarse", dice Йошида. Escribiendo una gigantesca masa de la estrella finalmente коллапсирует y se convierte en una semilla para сверхмассивной de un agujero negro. Йошида considera la decisión definitiva y natural. Pero no todos los que con él está de acuerdo.

la Respuesta buena, pero…

Otros científicos, que avalan la hipótesis con grandes semillas, de lo contrario, ven primordial la formación de las semillas. Recientemente un estudio publicado en la revista Nature de la astronomía, por ejemplo, se supone que esas semillas no se forman en el proceso de extraños movimientos de la materia oscura, sino de las conductas habituales de las estrellas en las galaxias. Bajo este escenario, las potentes ráfagas de luz ultravioleta en el proceso de explosión de formación de estrellas en una galaxia de lugares de interés como va a interferir con la formación de estrellas en el gigante del gas de la nube, por lo que se quedará en blanco el tiempo suficiente para que finalmente коллапсировать en un agujero negro con una masa de hasta 100 000 solares.

John weiss, el astrofísico del instituto de tecnología de georgia y coautor del estudio en la revista Nature de la astronomía, considera que este nuevo trabajo será un importante paso adelante en esta materia, porque Йошида y sus colegas los primeros modelado de las consecuencias de los movimientos de la primera de gas para la formación de supermasivos agujeros negros. Pero él dice que su teoría no niega su propia.

"Yo creo que hay muchas maneras de formar сверхмассивную agujero negro", dice. "Este es sólo uno de ellos, es posible". Él añade que encontrar tan rápido movimiento de gases en el Universo temprano sería fácil. Las posibilidades de toparse con esos vientos en el Universo temprano, en opinión de Йошиды son del orden de 0,3%. Pero y gigantescas nubes de gas, con los jóvenes fábricas de producción de las estrellas, también se rareza, cuenta el científico. "No sé, ¿cuál es la probabilidad de que este evento", dice Йошида.

Greg brian, el astrofísico de la universidad de columbia y autor principal del trabajo en la naturaleza de la astronomía, valora los nuevos resultados. "No es una respuesta definitiva, pero hasta el momento es el mejor para ese determinado modo de formación de los agujeros negros", dice. También se preocupa de lo cerca que esta simulación a la formación de pequeñas estrellas. Para que se formó el agujero negro, los primeros gases debían reunirse en una muy pequeña área, lo que podría no ocurrir si estuvieran rotos pequeñas acumulaciones de estrellas. Si un poco de modificar las condiciones de la simulación, de la enorme semilla no se forma. "Por otro lado, me gusta su modelo, yo le creo", agrega brian.

Fulvio meliá, el astrofísico Аризонского de la universidad, no en el temor de esta teoría. "Los autores se basan en un montón desconocida de la física, como en todos los demás supuestos acerca de la formación masiva de semillas o el rápido crecimiento de estos objetos", dice. "Les valdría la pena hacer concretos supuestos sobre el comportamiento de la materia oscura, pero estamos, de hecho, ni siquiera sabemos lo que es".

el Grano de la duda

Para finalmente responder a la pregunta sobre cómo aparecen estas enormes bestias, los científicos indican que en el futuro la posibilidad de la observación de estas "semillas" en el Universo temprano con el uso de telescopios de nueva generación. Esta posibilidad se presentará en breve. Ya han puesto en marcha varias iniciativas, por ejemplo, la misión de la esa ATHENA, que se prepara para su lanzamiento en el año 2028, y ser capaz de captar los rayos x de las emisiones de estos supermasivos de los gigantes. A punto de ganar el telescopio espacial james webb, que se encargará de estudiar las primeras estrellas y galaxias del Universo.

"lo Interesante es que estas ideas se puede comprobar ya en el siguiente par de años, porque la gente se ocupen de la búsqueda de estos objetos en el cielo", dice meliá.