Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op Gesprek. Het tijdschrift heeft het artikel bijgedragen aan Space.com. Expert Voices: opinieartikelen en inzichten. Fan Zhou Hij is een afgestudeerde student aan de Pennsylvania State University W. Neil Brandt Hij is hoogleraar astronomie en astrofysica aan de Pennsylvania State University.
Zwarte gaten zijn prachtige astronomische objecten met een zwaartekracht die zo sterk is dat niets, zelfs licht niet, kan ontsnappen. Gigantische zwarte gaten, bekend als ‘superzware zwarte gaten’, kunnen miljoenen tot miljarden keer de massa van de zon wegen.
Deze reuzen Ze leven meestal in de centra van sterrenstelselsOns sterrenstelsel, de Melkweg, heeft ook een superzwaar zwart gat in zijn hart.
Hoe worden deze superzware zwarte gaten zo massief? Om deze vraag te beantwoorden, Ons team Van AstRNatuurkundigen We keken terug in de tijd door de 13,8 miljard jaar durende geschiedenis van het universum om na te gaan hoe superzware zwarte gaten groeiden vanaf hun vroegste dagen tot vandaag.
Wij hebben er een model voor gebouwd Algemene groeigeschiedenis Van de superzware zwarte gaten die de afgelopen 12 miljard jaar hebben bestaan.
Hoe groeien superzware zwarte gaten?
Superzware zwarte gaten groeien hoofdzakelijk op twee manieren. Het kan gas van zijn gaststelsels verbruiken Een proces dat accumulatie wordt genoemdEn dat kunnen zij ook Samensmelten met elkaar Wanneer twee sterrenstelsels botsen.
Wanneer superzware zwarte gaten gas verbruiken,… Ze zenden bijna altijd krachtige röntgenstralen uitHet is een soort hoogenergetisch licht dat onzichtbaar is voor het blote oog. Misschien heb je wel eens gehoord van tandartsröntgenfoto’s, die soms worden gebruikt om je tanden te onderzoeken. Röntgenstralen gebruikt door astronomen Hun energieën zijn meestal lager dan die van medische röntgenstralen.
Hoe kan enig licht, zelfs onzichtbare röntgenstraling, uit zwarte gaten ontsnappen? Strikt genomen komt het licht niet uit de zwarte gaten zelf, maar uit het gas net daarbuiten. Wanneer gas naar het zwarte gat wordt aangetrokken, warmt het op en gloeit het, waardoor licht ontstaat, zoals röntgenstraling. Hoe meer gas een superzwaar zwart gat verbruikt, hoe meer röntgenstraling het produceert.
Dankzij gegevens die gedurende meer dan twintig jaar zijn verzameld van drie van de krachtigste röntgenfaciliteiten die ooit in de ruimte zijn gelanceerd – Chandra, XMM-Newton En Erosita – Astronomen zijn in staat röntgenstraling vast te leggen van een groot aantal massieve zwarte gaten die zich in het universum ophopen.
Met deze gegevens kan ons onderzoeksteam schatten hoe snel superzware zwarte gaten groeien door gas te verbruiken. Gemiddeld zou een superzwaar zwart gat genoeg gas kunnen verbruiken om jaarlijks ongeveer de massa van de zon te bereiken, waarbij de exacte waarde afhangt van verschillende factoren.
Bijvoorbeeld, Gegevens weergeven De groeisnelheid van een zwart gat, die zich gemiddeld over miljoenen jaren uitstrekt, is nauw verbonden met de massa van alle sterren in zijn gaststelsel.
Hoe vaak komen superzware zwarte gaten samen?
Naast dat ze zich voeden met gas, kunnen superzware zwarte gaten ook groeien door met elkaar te versmelten en één enkel, massiever zwart gat te vormen wanneer sterrenstelsels botsen.
Kosmische simulatie met behulp van een supercomputer Het is voorspelbaar hoe vaak deze gebeurtenissen zullen voorkomen. Deze simulatie heeft tot doel te modelleren hoe het universum in de loop van de tijd groeit en evolueert. De talloze sterrenstelsels die door de ruimte vliegen, zijn als de stenen waaruit het universum is opgebouwd.
deze De simulatie laat dat zien Sterrenstelsels en de superzware zwarte gaten die ze huisvesten, kunnen in de loop van de kosmische geschiedenis meerdere fusies ondergaan.
Ons team volgde deze twee groeikanalen – gasconsumptie en fusies – met behulp van röntgenstraling en supercomputersimulaties, en combineerde ze vervolgens om deze uitgebreide groeigeschiedenis op te bouwen, die de groei van zwarte gaten in het universum over miljarden jaren in kaart brengt.
Onze groeigeschiedenis onthuld Superzware zwarte gaten groeiden miljarden jaren geleden veel sneller, toen het universum nog jonger was.
In het begin bevatte het universum meer gas dan werd verbruikt door superzware zwarte gaten, en er bleven superzware zwarte gaten verschijnen. Naarmate het heelal ouder werd, raakte het gas geleidelijk uitgeput en nam de groei van superzware zwarte gaten af. Ongeveer 8 miljard jaar geleden stabiliseerde het aantal superzware zwarte gaten. Sindsdien is het niet noemenswaardig toegenomen.
Als er niet genoeg gas is om superzware zwarte gaten te laten groeien door accretie, is de enige manier waarop ze kunnen groeien door fusie. In onze groeigeschiedenis hebben we hiervan niet veel voorbeelden gezien. Gemiddeld kunnen de meest massieve zwarte gaten elke paar decennia een fusiemassa accumuleren met een snelheid die kan oplopen tot de massa van de zon.
Ik kijk vooruit
Dit onderzoek heeft ons geholpen te begrijpen hoe meer dan 90% van de massa zich de afgelopen 12 miljard jaar in zwarte gaten heeft opgehoopt.
We moeten echter nog onderzoeken hoe ze groeien Het zeer vroege heelal Om de weinige massapercentages die in zwarte gaten achterblijven te verklaren. De astronomische gemeenschap begint vooruitgang te boeken bij het onderzoeken van deze vroege superzware zwarte gaten, en we hopen binnenkort meer antwoorden te vinden.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Gesprek Onder Creative Commons-licentie. Lezen Origineel artikel.
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/25594197/Genki_TurboCharger_Hero.jpg)
More Stories
Wanneer zullen de astronauten lanceren?
Volgens fossielen werd een prehistorische zeekoe opgegeten door een krokodil en een haai
De Federal Aviation Administration schort vluchten van SpaceX op nadat een vlammende raket tijdens de landing neerstort