Πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες στο σύμπαν;

(Νταν Τρι) - Οι μαύρες τρύπες είναι γίγαντες με μάζες από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από τον Ήλιο μας. Δημιουργούν τόσο ισχυρές βαρυτικές δυνάμεις που ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει.

Προσομοίωση μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας (Εικονογράφηση: Adobe).

Στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών κρύβεται ένας κοσμικός γίγαντας: μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα. Αυτά τα μυστηριώδη αντικείμενα, με μάζες από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από τον Ήλιο μας, ασκούν βαρυτική έλξη τόσο ισχυρή που ούτε καν το φως δεν μπορεί να ξεφύγει.

Οι μαύρες τρύπες έχουν τόσο μεγάλο όγκο που διαμορφώνουν τους γαλαξίες γύρω τους. Επηρεάζουν τον σχηματισμό των αστεριών, την εξέλιξη των γαλαξιών, ακόμη και τις κινήσεις ολόκληρων αστρικών σμηνών.

Ο Γαλαξίας μας δεν αποτελεί εξαίρεση. Στο κέντρο του βρίσκεται ο Τοξότης A*, μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που ζυγίζει όσο τέσσερα εκατομμύρια ήλιοι. Ενώ αυτές οι μαύρες τρύπες είναι κρίσιμες για την ύπαρξη των γαλαξιών, ακόμη δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα πώς σχηματίζονται.

Ωστόσο, μια νέα μελέτη του μοντέλου Pop III.1, με επικεφαλής τον θεωρητικό αστροφυσικό Jonathan Tan στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια, προσεγγίζει αυτό το αινιγματικό πρόβλημα με μια νέα προοπτική.

Ο καθηγητής Ταν βασίζεται σε δεκαετίες έρευνας για να θέσει τα θεμέλια για μια νέα θεωρία που θα μπορούσε να εξηγήσει πώς σχηματίστηκαν αυτά τα γιγάντια κοσμικά σώματα.

Σύμφωνα με έρευνα που διεξήγαγε ο ίδιος και οι συνάδελφοί του, η κατάρρευση της πρώτης γενιάς άστρων, γνωστών και ως πρωτοαστέρων, μπορεί να οδήγησε στο σχηματισμό υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.

Ποπ Μοντέλο III.1

Τα αστέρια που σχηματίζονται από αρχέγονο υδρογόνο και ήλιο ονομάζονται αστέρια Pop III (Εικονογράφηση: Διάστημα).

Στο πρώιμο σύμπαν, πολύ πριν εμφανιστούν οι γαλαξίες και οι πλανήτες, γεννήθηκε η πρώτη γενιά αστεριών. Αυτά τα αστέρια, που σχηματίστηκαν από αρχέγονο υδρογόνο και ήλιο, ονομάστηκαν αστέρια Pop III από τους αστροφυσικούς.

Το μοντέλο Pop III.1, που αναπτύχθηκε από τον καθηγητή Jonathan Tan, περιγράφει άστρα που σχηματίστηκαν σε περιβάλλοντα που δεν επηρεάστηκαν από βαρύτερα στοιχεία. Χωρίς άνθρακα, οξυγόνο ή βαρέα μέταλλα για τη ρύθμιση της διαδικασίας ψύξης, αυτά τα πρώτα άστρα θα μπορούσαν να είχαν φτάσει σε εξαιρετικά υψηλές μάζες.

Φανταστείτε αστέρια με εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο μας. Το τεράστιο μέγεθός τους τους δίνει μικρή διάρκεια ζωής, καταρρέοντας γρήγορα σχηματίζοντας τις πρώτες μαύρες τρύπες.

Αυτές οι αρχέγονες μαύρες τρύπες, τα απομεινάρια των αστεριών Pop III, λειτουργούν ως σπόροι για την ανάπτυξη γιγάντιων μαύρων τρυπών. Τελικά, μεγαλώνουν και γίνονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βλέπουμε τώρα στα κέντρα των γαλαξιών. Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ακόμη και μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που ζυγίζει 36 δισεκατομμύρια φορές περισσότερο από τον Ήλιο.

Τα αστέρια Pop III.1 έπαιξαν επίσης καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του πρώιμου σύμπαντος. Η ισχυρή ακτινοβολία τους ιονίζει το περιβάλλον αέριο υδρογόνο, ξεκινώντας τον επαναϊονισμό του σύμπαντος.

Αυτή ήταν μια κρίσιμη στιγμή κατά την οποία το σύμπαν άλλαξε τη δομή και την ενεργειακή του ισορροπία. Το αποτέλεσμα ήταν μια ξαφνική κοσμική λάμψη, γνωστή ως «λάμψη» στους αστρονομικούς κύκλους.

Η διπλή επιρροή των αστέρων Pop III.1 τα καθιστά σημαντικά στην κατανόηση των απαρχών της κοσμικής δομής.

Προκλήσεις και εναλλακτικές λύσεις

Το μοντέλο Pop III.1 εξακολουθεί να θεωρείται επιστημονικά αποδεκτή θεωρία (Εικονογράφηση: Χώρος).

Εκτός από την εξήγηση του σχηματισμού των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, η θεωρία Pop III.1 ασχολείται επίσης με αρκετά σημαντικά άλυτα προβλήματα στην κοσμολογία.

Αυτά τα ζητήματα περιλαμβάνουν την «τάση Hubble», τη διαμάχη για τη δυναμική σκοτεινή ενέργεια, καθώς και ανωμαλίες που σχετίζονται με τις μάζες των νετρίνων.

Συνδέοντας τα πρώτα αστέρια και τα υπολείμματα των μαύρων τρυπών τους με την μεγάλης κλίμακας εξέλιξη του σύμπαντος, το μοντέλο του καθηγητή Tan προσφέρει μια μοναδική προοπτική που θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκάλυψη πολλών μυστηρίων.

Το σενάριο Pop III.1 δεν είναι η μόνη ιδέα, ωστόσο. Άλλες θεωρίες υποδηλώνουν ότι οι αρχέγονες μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν απευθείας από διακυμάνσεις πυκνότητας τα πρώτα δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτές οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να είναι οι σπόροι των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Μια άλλη προσέγγιση υποδεικνύει την άμεση κατάρρευση γιγάντιων νεφών αερίου που δεν σχηματίζουν αστέρια.

Κάθε θεωρία προτείνει έναν διαφορετικό μηχανισμό, που όλοι στοχεύουν στην εξήγηση των μυστηρίων του σύμπαντος.

Οι προβλέψεις του μοντέλου Pop III.1 για τον ιονισμό του πρώιμου σύμπαντος αμφισβητούνται επίσης. Οι παρατηρησιακοί περιορισμοί στο κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, ιδιαίτερα το δυναμικό φαινόμενο Sunyaev-Zeldovich, υποδηλώνουν ότι η ποσότητα και ο χρόνος του επαναϊονισμού μπορεί να είναι δύσκολο να συμβιβαστούν.

Παρ 'όλα αυτά, το μοντέλο Pop III.1 εξακολουθεί να θεωρείται μια συναρπαστική θεωρία, συνεχίζοντας να τροφοδοτεί τη συζήτηση σχετικά με το πώς σχηματίστηκε μία από τις πρώτες δομές του σύμπαντος.

Πηγή: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm