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Vielleicht wissen wir endlich, wie sich die ersten Schwarzen Löcher gebildet haben

2020

Generell gibt es zwei weit verbreitete und sehr beliebte Arten von Schwarzen Löchern: Schwarze Löcher mit Sternenmasse, die kleiner sind und entstehen, wenn ein großer Stern in sich zusammenfällt (was zu einer Supernovaexplosion führt); und supermassereiche Schwarze Löcher, die sich aus… einem verblüffenden Rätsel ergeben. Es wird angenommen, dass das frühe Universum von supermassiven Schwarzen Löchern durchsetzt ist, die Gas und Staub anreichern konnten, die sich zu Sternen und Planeten formierten, die sich schließlich zu Galaxien aggregierten, wie wir sie kennen. Aber wie könnten die ersten sternbildenden Schwarzen Löcher entstehen, wenn es keine Sterne gäbe, die in sich zusammenfallen könnten?

Wir könnten endlich eine Lösung für dieses kosmische Henne-oder-Ei-Problem finden. Eine neue Studie, die in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde, unterstützt ein aufstrebendes Modell dafür, wie diese Objekte Sans-Stars gebildet haben könnten, was möglicherweise zu kosmologischer Klarheit für ein Rätsel führt, für das es bisher keine wirkliche wissenschaftliche Erklärung gab.

Shantanu Basu, Physik- und Astronomieprofessor an der Western University in Ontario, Kanada, erklärt, dass das Modell auf einer alternativen Idee basiert, was dazu führt, dass Schwarze Löcher nicht mehr wachsen. In einer Ecke des Rings befindet sich das oben beschriebene Collapsar-Modell. In diesem Fall wird „der Gravitationskollaps durch den starken Wärme- und Strahlungsdruck gestoppt, der im Zentrum eines kollabierenden Gasfragments, dem Stern AKA, erzeugt wird.“

In der anderen Ecke des Rings (und in scharfem Kontrast dazu) gibt es einen „direkten Zusammenbruch“. Dies hängt von der Annahme ab, dass sich supermassereiche Schwarze Löcher in extrem kurzer Zeit extrem schnell bilden können - und dann fast augenblicklich zum Stillstand kommen.

Kehren wir gleich nach dem Urknall in die Kindheit des Universums zurück. Sie haben viel Urgas und Staub, die gerade herumgeschleudert wurden. Viel davon. Einige dieser Aggregate bilden so große Klumpen, dass sie zu ultradichten Körpern zusammenfallen, die im Grunde genommen an Ort und Stelle schwarze Löcher bilden. Sie beginnen sich an frischem Gas und Staub des Säuglingsuniversums zu schlemmen, ohne ein Druckventil, um den Fressrausch abzuschalten. Schließlich beendet die Strahlung, die von all diesen Schwarzen Löchern und anderen neugeborenen Sternen im Universum erzeugt wird, ihre massive Proliferation und ihr Wachstum und hinterlässt das, was wir jetzt supermassive Schwarze Löcher nennen.

Mit anderen Worten, in den ersten 800 Millionen Jahren nach dem Urknall sprossen schwarze Löcher auf, die sehr, sehr schnell wuchsen und nach etwa 800 Millionen Jahren plötzlich aufhörten.

Das neue Papier untersucht die Bildung von Schwarzen Löchern nicht direkt. Es wird ein Modell vorgestellt, das erklärt, wie die Karte der supermassiven Verteilung von Schwarzen Löchern im Universum aussieht, basierend darauf, wo wir sie bisher beobachtet haben. Diese Verteilung funktioniert am besten mit dem direkten Kollapsmodell der frühen Bildung von Schwarzen Löchern.

Natürlich ist der direkte Zusammenbruch bisher nur eine Theorie. Basu ist zuversichtlich, dass die zukünftige Forschung mit diesen Erkenntnissen vorankommen kann, um mehr über die Wachstumsgeschichte dieser unglaublich massiven Körper herauszufinden und herauszufinden, ob ein direkter Kollaps Sinn macht. Die Tatsache, dass wir sie endgültig abbilden können, bedeutet, dass wir der Überprüfung, ob dieses Modell der Prüfung standhält, einen Schritt näher kommen.

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