Hogyan keletkeznek a fekete lyukak az univerzumban?

(Dan Tri) - A fekete lyukak óriások, amelyek tömege milliószor, sőt milliárdszor nagyobb, mint a Napunké. Olyan erős gravitációs erőket hoznak létre, hogy még a fény sem tud kiszabadulni belőlük.

Szupermasszív fekete lyuk szimulációja (Illusztráció: Adobe).

A legtöbb galaxis középpontjában egy kozmikus óriás rejtőzik: egy szupermasszív fekete lyuk. Ezek a titokzatos objektumok, amelyek tömege milliószor vagy akár milliárdszor nagyobb is lehet a Napunknál, olyan erős gravitációs vonzást fejtenek ki, hogy még a fény sem tud kiszabadulni belőlük.

A fekete lyukak olyan hatalmasak, hogy formálják a körülöttük lévő galaxisokat. Befolyásolják a csillagkeletkezést, a galaxisok fejlődését, sőt, egész csillaghalmazok mozgását is.

A Tejútrendszerünk sem kivétel. Középpontjában a Sagittarius A* található, egy szupermasszív fekete lyuk, amely akár négymillió Nap súlyával is felér. Bár ezek a fekete lyukak kulcsfontosságúak a galaxisok létezéséhez, még mindig nem tudjuk biztosan, hogyan keletkeznek.

A Pop III.1 modell új tanulmánya azonban, amelyet Jonathan Tan elméleti asztrofizikus vezetett a Virginiai Egyetemen, friss perspektívából közelíti meg ezt a rejtélyes problémát.

Tan professzor évtizedeknyi kutatásra építve lerakja egy új elmélet alapjait, amely megmagyarázhatja ezeknek az óriási kozmikus testeknek a kialakulását.

Az ő és kollégái kutatásai szerint az első generációs csillagok, más néven protocsillagok összeomlása vezethetett szupermasszív fekete lyukak kialakulásához.

Pop Model III.1

Az őshidrogénből és héliumból kialakult csillagokat Pop III csillagoknak nevezzük (Illusztráció: Űr).

A korai univerzumban, jóval a galaxisok és bolygók megjelenése előtt megszületett a csillagok első generációja. Ezeket a csillagokat, amelyek primordiális hidrogénből és héliumból jöttek létre, az asztrofizikusok Pop III csillagoknak nevezték el.

A Jonathan Tan professzor által kidolgozott Pop III.1 modell olyan csillagokat ír le, amelyek nehezebb elemek által nem érintett környezetben alakultak ki. Szén, oxigén vagy nehézfémek nélkül, amelyek szabályoznák a hűlési folyamatot, ezek az első csillagok rendkívül nagy tömeget érhettek el.

Képzeljünk el olyan csillagokat, amelyek több százszor nagyobb tömegűek, mint a Napunk. Hatalmas méretük miatt rövid az élettartamuk, gyorsan összeomlanak, létrehozva az első fekete lyukakat.

Ezek az ősi fekete lyukak, a Pop III csillagok maradványai, óriási fekete lyukak növekedésének magjaiként szolgálnak. Végül nagyobbra nőnek, és szupermasszív fekete lyukakká válnak, amelyeket ma a galaxisok középpontjában látunk. A tudósok felfedeztek egy olyan szupermasszív fekete lyukat is, amely 36 milliárdszor nehezebb, mint a Nap.

A III.1-es populációjú csillagok szintén kulcsszerepet játszottak a korai univerzum formálásában. Erős sugárzásuk ionizálta a környező hidrogéngázt, elindítva az univerzum reionizációját.

Ez egy sorsdöntő pillanat volt, amikor az univerzum megváltoztatta szerkezetét és energiaegyensúlyát. Az eredmény egy hirtelen kozmikus megvilágosodás volt, amelyet csillagászati ​​körökben „villanásnak” neveznek.

A Pop III.1 csillagok kettős hatása fontossá teszi őket a kozmikus szerkezet kezdeteinek megértésében.

Kihívások és alternatívák

A Pop III.1 modellt továbbra is tudományosan elfogadott elméletnek tekintik (Illusztráció: Tér).

A szupermasszív fekete lyukak kialakulásának magyarázata mellett a Pop III.1 elmélet számos jelentős megoldatlan kozmológiai problémával is foglalkozik.

Ezek a kérdések magukban foglalják a „Hubble-feszültséget”, a dinamikus sötét energia vitáját, valamint a neutrínótömegekkel kapcsolatos anomáliákat.

Azzal, hogy Tan professzor modellje az első csillagokat és fekete lyukmaradványaikat összekapcsolja az univerzum nagyléptékű evolúciójával, egyedülálló perspektívát kínál, amely számos rejtély megfejtésében segíthet.

A III.1-es vulkánkitörés forgatókönyve azonban nem az egyetlen lehetséges elmélet. Más elméletek szerint az ősi fekete lyukak közvetlenül a sűrűségingadozásokból alakultak ki az ősrobbanás utáni első másodpercekben.

Ezek a fekete lyukak szupermasszív fekete lyukak magvai lehetnek. Egy másik megközelítés az óriási gázfelhők közvetlen összeomlására utal, amelyek nem alkotnak csillagokat.

Minden elmélet más mechanizmust javasol, amelyek mindegyike a világegyetem rejtélyeinek magyarázatát célozza.

A Pop III.1 modell korai univerzum ionizációjára vonatkozó előrejelzéseit szintén megkérdőjelezik. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás megfigyelési korlátai, különösen a dinamikus Szunjajev–Zeldovich-effektus, arra utalnak, hogy a reionizáció mennyiségét és időzítését nehéz lehet összeegyeztetni.

Mindazonáltal a Pop III.1 modellt továbbra is meggyőző elméletnek tekintik, és továbbra is vitát vált ki arról, hogyan alakult ki az univerzum egyik első struktúrája.

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