Вчені з′ясували, як могли утворитися перші квазари у Всесвіті

Запропоновано пояснення виникнення надмасивних чорних дір з активною акрецією у ранні часи Всесвіту: від величезних зірок, які з’явилися від колапсу турбулентних газових хмар.

Про це розповідають в Портсмутському університеті (Англія), передають OstanniPodii.com.

Існування понад 200 квазарів, підживлених надмасивними чорними дірами, менш ніж через мільярд років після Великого вибуху, залишалося однією з невирішених проблем в астрофізиці, оскільки так і не було до кінця зрозуміло, як вони могли утворитися так рано в історії Всесвіту.

Команда експертів під керівництвом доктора Деніела Уалена з Портсмутського університету встановила, що перші квазари сформувалися природним чином в бурхливих, турбулентних умовах рідкісних резервуарів газу в ранньому Всесвіті.

Він розповів: “Це відкриття особливо цікаве, оскільки воно перевернуло 20-річні уявлення про походження перших надмасивних чорних дір у Всесвіті”.

“Сьогодні ми знаходимо надмасивні чорні діри в центрах більшості масивних галактик, які можуть бути в мільйони або мільярди разів більшими за масу Сонця. Але ще у 2003 році ми почали знаходити квазари — надмасивні чорні діри з активною акрецією та високим сяянням, подібні до космічних маяків у ранному Всесвіті — вони існували через мільярд років після Великого вибуху. І ніхто не розумів, як вони утворилися в такі ранні часи”.

Кілька років тому суперкомп'ютерне моделювання показало, що ранні квазари могли формуватися на перехрещеннях рідкісних, холодних, потужних потоків газу. Тільки дюжина таких потоків існувала в обсязі простору в мільярд світлових років у поперечнику, проте маса чорної діри при народженні мала становити 100 000 сонячних мас. Сьогодні чорні діри утворюються, коли у масивних зірок закінчується паливо й вони колапсують, але їхня маса зазвичай складає всього 10-100 сонячних мас.

Астрофізики давно висунули теорію, що зорі з масою 10 000-100 000 сонячних мас формувалися в ранньому Всесвіті, але тільки в екзотичних, тонко налаштованих умовах, таких як сильний ультрафіолетовий фон або надзвукові потоки між газом і темною матерією, які не мають схожості з турбулентними хмарами, у яких формувалися перші квазари.

Доктор Уален сказав: “Ми думаємо про ці зорі як про динозаврів на Землі, вони були величезними й примітивними. І у них було коротке життя, вони жили всього чверть мільйона років, перш ніж колапсувати у чорні діри”.

“Наші суперкомп'ютерні моделі повернулися у дуже ранні часи та виявили, що холодні щільні потоки газу, здатні виростити чорну діру з масою в мільярд сонячних мас всього за кілька сотень мільйонів років, створили свої власні надмасивні зорі без будь-якої потреби в незвичайному середовищі. Холодні потоки викликали турбулентність у хмарі, яка перешкоджала формуванню нормальних зірок, поки хмара не стала настільки масивною, що катастрофічно колапсувала під власною вагою, утворивши дві гігантські первозданні зорі — одну з масою 30 000 сонячних мас та іншу з масою 40 000”.

“Отже, єдині первісні хмари, які могли сформувати квазар відразу після космічного світанку — коли формувалися перші зорі у Всесвіті — також зручно створили свої власні масивні зачатки у ранні епохи. Цей простий, прекрасний результат не тільки пояснює походження перших квазарів, але і їхню демографію — їхню чисельність у ранні часи”.

“Перші надмасивні чорні діри були просто наслідком звичайного формування структур у космологіях холодної темної матерії – вони діти космічного павутиння”.

Статтю "Турбулентне походження перших квазарів" було опубліковано в журналі Nature.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.