Fiatal univerzum Szigorú diéta az első fekete lyukakért
FIATAL EGYETEM
Szigorú diéta az első fekete lyukakra
szerző: Stefan Deiters
astronews.com
2009. augusztus 17
Kiterjedt számítógépes szimulációk segítségével a csillagászok most megpróbálták felkutatni az univerzum első fekete lyukainak sorsát. Meglepetésükre azt tapasztalták, hogy ezek az első gravitációs csapdák nyilvánvalóan nem tudtak a várakozásoknak megfelelően növekedni, de csak fokozatosan lettek nagyobbak. Ennek ellenére óriási volt a befolyásuk a környezetükre.
"Az első csillagok lényegesen masszívabbak voltak, mint azok a csillagok, amelyeket ma megfigyelhetünk, és gyakran olyan tömegeket értek el, amelyek meghaladják a napunk tömegét" - magyarázza John Wise, a NASA Goddard Űrrepülési Központjának munkatársa, a vizsgálat egyik résztvevője Tudós. "Először tudtuk szimulálni, hogy mi történt a gázokkal e csillagok körül, mielőtt és miután fekete lyuk lettek."
Kiderült, hogy a csillagóriások erős sugárzása döntő hatással volt a környezetükben lévő gázra: "Ezek a csillagok alapvetően biztosították, hogy a körülöttük lévő gáz nagy része eltűnjön" - magyarázza Wise. Ezen túlmenően ezeknek az óriási napoknak egy része nem lenyűgöző szupernóvaként fejezte be nukleáris életét, hanem közvetlenül egy fekete lyukba omlott.
Az így keletkezett fekete lyukak szinte gázmentes területen voltak, így csak nagyon lassan tudtak tovább növekedni. "Szimulációnk első 200 millió éve alatt a nap százszoros tömegű fekete lyuk kevesebb mint egy százalékkal nőtt" - mondja Marcelo Alvarez, a Kavli Részecske Asztrofizikai és Kozmológiai Intézet munkatársa. Alvarez vezette a nyomozást, és egyben a The Astrophysical Journal Letters-ben megjelenő cikk vezető szerzője is.
A most bemutatott szimulációk ennek a fázisnak a legrészletesebb modelljei a fiatal univerzumban. A kezdeti körülményeket a kozmikus háttérsugárzás megfigyelései segítségével határoztuk meg, amely körülbelül 380 000 évvel az ősrobbanás után származik. A szimuláció figyelembe veszi a hidrodinamikát, a kémiai reakciókat, a sugárzás abszorpcióját és kibocsátását, valamint a csillagképződést.
Láthatja, hogy a gáz a gravitáció révén lassan összeáll, és kialakulnak az első csillagok. Ezek a masszív első napok rövid ideig rendkívül erősen sütöttek, annyi energiát bocsátottak ki, hogy minden gázfelhő eltűnt a környezetükből. Ezek az első csillagok azonban nem éltek sokáig: a nukleáris üzemanyag hamar elfogyott. Fekete lyukakká omlottak össze, amelyek aztán olyan környezetben helyezkedtek el, amelyben alig maradt olyan anyag, amelyet a fekete lyuk felszívhatott volna.
Mindazonáltal ezek a fekete lyukak fontos hatással voltak a környezetükre: ezt a szimuláció során világossá tették, figyelembe véve a fekete lyuk közvetlen szomszédságából származó röntgensugárzást, amely befolyásolhatta a távolabbi gázokat. Nemcsak arról gondoskodott, hogy ez a gáz ne a fekete lyuk irányába mozduljon el, hanem akár 100 fényév távolságra is felmelegítheti a több ezer Celsius fokos hőmérsékletű gázt.
A forró gázban azonban a csillagok nem képződhetnek: "Bár a fekete lyukak nem mutatnak jelentős növekedést, az általuk kibocsátott sugárzás elég erős ahhoz, hogy tíz vagy akár 100 millió évig megakadályozza a csillagok képződését a közelükben" - mondja Alvarez, összefoglalva a Eredmények együtt. A fiatal univerzumban lévő fekete lyukak tehát meglepően sokszínű szerepet játszottak az űrben lévő struktúrák kialakulásában.