Что появилось раньше: Черные дыры или Галактики?
Открытия команды под руководством Джона Хопкинса «полностью перевернули» наши знания о формировании галактик.
Черные дыры не только существовали на заре времен, они порождали новые звезды и ускоряли формирование галактик, как предполагает новый анализ данных космического телескопа Джеймса Уэбба .
Эти открытия переворачивают теории о том, как черные дыры формируют космос, бросая вызов классическому пониманию того, что они сформировались после появления первых звезд и галактик. Вместо этого черные дыры могли резко ускорить рождение новых звезд в течение первых 50 миллионов лет существования Вселенной — мимолетного периода в ее 13,8-миллиардной истории.
Мы знаем, что эти чудовищные черные дыры существуют в центрах галактик вблизи нашего Млечного Пути, но теперь большим сюрпризом является то, что они присутствовали и в начале Вселенной и были почти как строительные блоки или семена для ранних галактик», — сказал он. ведущий автор Джозеф Силк , профессор кафедры физики и астрономии Университета Джонса Хопкинса и Института астрофизики в Париже, Университета Сорбонны. «Они действительно ускорили все, как гигантские усилители звездообразования, что полностью изменило то, что мы считали возможным раньше, настолько, что это могло полностью поколебать наше понимание того, как формируются галактики».
Работа недавно опубликована в Astrophysical Journal Letters .
По словам Силка, отдаленные галактики из самой ранней Вселенной, наблюдаемые через телескоп Уэбба, кажутся намного ярче, чем предсказывали ученые, и обнаруживают необычно большое количество молодых звезд и сверхмассивных черных дыр.
Принято считать, что черные дыры образовались после коллапса сверхмассивных звезд, а галактики образовались после того, как первые звезды осветили темную раннюю Вселенную. Но анализ команды Силка предполагает, что черные дыры и галактики сосуществовали и влияли на судьбу друг друга в течение первых 100 миллионов лет. Если бы вся история Вселенной представляла собой 12-месячный календарь, эти годы были бы подобны первым дням января, сказал Силк.
«Мы утверждаем, что черная дыра выбрасывает измельченные газовые облака, превращая их в звезды и значительно ускоряя скорость звездообразования», — сказал Силк. «В противном случае очень трудно понять, откуда взялись эти яркие галактики, потому что в ранней Вселенной они обычно были меньше. С какой стати они должны так быстро создавать звезды?»
Черные дыры — это области космоса, где гравитация настолько сильна, что ничто не может избежать их притяжения, даже свет. По словам Силка, из-за этой силы они генерируют мощные магнитные поля, которые создают сильные штормы, выбрасывая турбулентную плазму и в конечном итоге действуя как огромные ускорители частиц. По его словам, именно этот процесс, вероятно, является причиной того, что детекторы Уэбба обнаружили больше черных дыр и ярких галактик, чем ожидали ученые.
«Мы не можем видеть эти сильные ветры или струи далеко-далеко, но мы знаем, что они должны присутствовать, потому что мы видим много черных дыр на ранних этапах Вселенной», — объяснил Силк. «Эти огромные ветры, исходящие из черных дыр, разрушают близлежащие газовые облака и превращают их в звезды. Это недостающее звено, которое объясняет, почему эти первые галактики намного ярче, чем мы ожидали».
Команда Силка предсказывает, что молодая Вселенная имела две фазы. На первом этапе высокоскоростные истечения из черных дыр ускорили звездообразование, а затем, на второй фазе, истечения замедлились. По словам Силка, через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва газовые облака рухнули из-за сверхмассивных магнитных бурь черных дыр, и новые звезды рождались со скоростью, намного превышающей ту, которая наблюдалась миллиарды лет спустя в обычных галактиках. По его словам, создание звезд замедлилось, потому что эти мощные потоки перешли в состояние сохранения энергии, сказал он, уменьшая количество газа, доступного для формирования звезд в галактиках.
«Мы думали, что вначале галактики образовались в результате коллапса гигантского газового облака», — объяснил Силк. «Большой сюрприз заключается в том, что в середине этого облака было семя — большая черная дыра — и это помогло быстро превратить внутреннюю часть этого облака в звезды со скоростью, гораздо большей, чем мы когда-либо ожидали. Так появились первые галактики. невероятно яркие».
Команда ожидает, что будущие наблюдения телескопа Уэбба с более точным подсчетом звезд и сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной помогут подтвердить их расчеты. Силк ожидает, что эти наблюдения также помогут ученым собрать воедино больше подсказок об эволюции Вселенной.
«Главный вопрос заключается в том, каково было наше начало? Солнце — это одна звезда из 100 миллиардов в галактике Млечный Путь, а посередине тоже находится массивная черная дыра. Какая связь между ними?» он сказал. «Через год у нас будут гораздо более качественные данные, и на многие наши вопросы начнут появляться ответы».
В число авторов входят Колин Норман и Розмари Ф.Г. Уайз из Университета Джонса Хопкинса; Митчелл К. Бегельман из Университета Колорадо и Национального института стандартов и технологий; и Ади Нуссер из Израильского технологического института.
Команду поддерживают Израильский научный фонд и Институт космических исследований Ашера, а также Эрик и Венди Шмидт по рекомендации программы Schmidt Futures.
Источник:
