Jak powstają czarne dziury we wszechświecie?

(Dan Tri) – Czarne dziury to olbrzymy o masach od milionów do miliardów razy większych niż masa naszego Słońca. Wytwarzają tak silne siły grawitacyjne, że nawet światło nie może się z nich wydostać.

Symulacja supermasywnej czarnej dziury (Ilustracja: Adobe).

W centrum większości galaktyk kryje się kosmiczny olbrzym: supermasywna czarna dziura. Te tajemnicze obiekty, o masach od milionów do miliardów razy większych od masy naszego Słońca, wywierają tak silną grawitację, że nawet światło nie może się z nich wydostać.

Czarne dziury są tak masywne, że kształtują otaczające je galaktyki. Wpływają na powstawanie gwiazd, ewolucję galaktyk, a nawet na ruchy całych gromad gwiazd.

Nasza Droga Mleczna nie jest wyjątkiem. W jej centrum znajduje się Sagittarius A*, supermasywna czarna dziura o masie sięgającej czterech milionów mas Słońca. Chociaż te czarne dziury są kluczowe dla istnienia galaktyk, wciąż nie wiemy na pewno, jak powstają.

Jednak nowe badanie modelu Pop III.1, przeprowadzone pod kierownictwem astrofizyka teoretycznego Jonathana Tana z University of Virginia, pozwala spojrzeć na ten zagadkowy problem z nowej perspektywy.

Profesor Tan, opierając się na dziesięcioleciach badań, stworzył podwaliny nowej teorii, która mogłaby wyjaśnić, w jaki sposób powstały te olbrzymie ciała niebieskie.

Według badań przeprowadzonych przez niego i jego współpracowników, zapadnięcie się pierwszej generacji gwiazd, znanych również jako protogwiazdy, mogło doprowadzić do powstania supermasywnych czarnych dziur.

Pop Model III.1

Gwiazdy powstałe z pierwotnego wodoru i helu nazywane są gwiazdami Pop III (Ilustracja: Kosmos).

We wczesnym Wszechświecie, na długo przed pojawieniem się galaktyk i planet, narodziło się pierwsze pokolenie gwiazd. Gwiazdy te, powstałe z pierwotnego wodoru i helu, zostały nazwane przez astrofizyków gwiazdami Pop III.

Model Pop III.1, opracowany przez profesora Jonathana Tana, opisuje gwiazdy, które powstały w środowiskach nienarażonych na działanie cięższych pierwiastków. Bez węgla, tlenu i metali ciężkich regulujących proces chłodzenia, te pierwsze gwiazdy mogły osiągnąć ekstremalnie wysokie masy.

Wyobraź sobie gwiazdy setki razy masywniejsze od naszego Słońca. Ich ogromne rozmiary sprawiają, że żyją krótko, szybko zapadając się i tworząc pierwsze czarne dziury.

Te pierwotne czarne dziury, pozostałości po gwiazdach Pop III, działają jak nasiona dla rozwoju gigantycznych czarnych dziur. Z czasem rosną i stają się supermasywnymi czarnymi dziurami, które obecnie obserwujemy w centrach galaktyk. Naukowcy odkryli nawet supermasywną czarną dziurę, która waży 36 miliardów razy więcej niż Słońce.

Gwiazdy typu Pop III.1 odegrały również kluczową rolę w kształtowaniu wczesnego Wszechświata. Ich silne promieniowanie jonizowało otaczający go wodór, inicjując rejonizację Wszechświata.

Był to przełomowy moment, w którym wszechświat zmienił swoją strukturę i równowagę energetyczną. Rezultatem było nagłe kosmiczne rozświetlenie, znane w kręgach astronomicznych jako „błysk”.

Podwójny wpływ gwiazd Pop III.1 sprawia, że ​​odgrywają one ważną rolę w zrozumieniu początków struktury kosmicznej.

Wyzwania i alternatywy

Model Pop III.1 jest nadal uważany za naukowo przyjętą teorię (Ilustracja: Kosmos).

Teoria Pop III.1, oprócz wyjaśnienia procesu powstawania supermasywnych czarnych dziur, rozwiązuje również kilka ważnych nierozwiązanych problemów kosmologii.

Do zagadnień tych należą m.in. „napięcie Hubble’a”, debata na temat dynamicznej ciemnej energii, a także anomalie związane z masami neutrin.

Model profesora Tana, łącząc pierwsze gwiazdy i pozostałości po czarnych dziurach z wielkoskalową ewolucją wszechświata, oferuje wyjątkową perspektywę, która może pomóc w rozwiązaniu wielu tajemnic.

Scenariusz Pop III.1 nie jest jednak jedyną koncepcją. Inne teorie sugerują, że pierwotne czarne dziury powstały bezpośrednio z fluktuacji gęstości w pierwszych sekundach po Wielkim Wybuchu.

Te czarne dziury mogą być zalążkami supermasywnych czarnych dziur. Inne podejście wskazuje na bezpośredni kolaps gigantycznych obłoków gazu, które nie tworzą gwiazd.

Każda z teorii proponuje inny mechanizm, wszystkie mające na celu wyjaśnienie tajemnic wszechświata.

Przewidywania modelu Pop III.1 dotyczące jonizacji wczesnego Wszechświata również są kwestionowane. Ograniczenia obserwacyjne dotyczące mikrofalowego promieniowania tła, a w szczególności dynamiczny efekt Suniajewa-Zeldowicza, sugerują, że skala i czas rejonizacji mogą być trudne do uzgodnienia.

Mimo to model Pop III.1 jest nadal uważany za przekonującą teorię, która wciąż rozpala debatę na temat tego, w jaki sposób powstała jedna z pierwszych struktur wszechświata.

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