Dieser Artikel wurde ursprünglich am veröffentlicht Gespräch. Das Magazin steuerte den Artikel zu Space.com bei. Expertenstimmen: Meinungsartikel und Erkenntnisse. Fan Zhou Er ist Doktorand an der Pennsylvania State University W. Neil Brandt Er ist Professor für Astronomie und Astrophysik an der Pennsylvania State University.
Schwarze Löcher sind großartige astronomische Objekte mit einer so starken Schwerkraft, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Riesige Schwarze Löcher, bekannt als „supermassereiche Schwarze Löcher“, können das Millionen- bis Milliardenfache der Sonnenmasse wiegen.
Diese Riesen Sie leben normalerweise in den Zentren von GalaxienAuch unsere Galaxie, die Milchstraße, hat in ihrem Herzen ein supermassereiches Schwarzes Loch.
Wie werden diese supermassereichen Schwarzen Löcher also so massiv? Um diese Frage zu beantworten, Unser Team Von AstRPhysiker Wir haben einen Blick zurück in die 13,8 Milliarden Jahre alte Geschichte des Universums geworfen, um zu verfolgen, wie supermassive Schwarze Löcher von ihren Anfängen bis heute entstanden sind.
Wir haben ein Modell dafür gebaut Gesamtwachstumsgeschichte Von den supermassereichen Schwarzen Löchern, die es in den letzten 12 Milliarden Jahren gab.
Wie wachsen supermassereiche Schwarze Löcher?
Supermassereiche Schwarze Löcher wachsen hauptsächlich auf zwei Arten. Es kann Gas aus seinen Muttergalaxien verbrauchen Ein Prozess namens AkkumulationUnd das können sie auch Miteinander verschmelzen Wenn zwei Galaxien kollidieren.
Wenn supermassereiche Schwarze Löcher Gas verbrauchen,… Sie senden fast immer starke Röntgenstrahlen ausDabei handelt es sich um eine Art hochenergetisches Licht, das für das bloße Auge unsichtbar ist. Sie haben vielleicht schon von Röntgenaufnahmen beim Zahnarzt gehört, die manchmal zur Untersuchung Ihrer Zähne verwendet werden. Von Astronomen verwendete Röntgenstrahlen Ihre Energien sind in der Regel geringer als bei medizinischen Röntgenstrahlen.
Wie kann überhaupt Licht, sogar unsichtbare Röntgenstrahlen, aus Schwarzen Löchern entkommen? Streng genommen kommt das Licht nicht von den Schwarzen Löchern selbst, sondern vom Gas direkt außerhalb. Wenn Gas vom Schwarzen Loch angezogen wird, erwärmt es sich und leuchtet und erzeugt Licht, beispielsweise Röntgenstrahlung. Je mehr Gas ein supermassereiches Schwarzes Loch verbraucht, desto mehr Röntgenstrahlung erzeugt es.
Dank der über mehr als 20 Jahre gesammelten Daten von drei der leistungsstärksten Röntgenanlagen, die jemals ins All gebracht wurden – Chandra, XMM-Newton Und Erosita – Astronomen sind in der Lage, Röntgenstrahlen einer großen Anzahl massereicher Schwarzer Löcher einzufangen, die sich im Universum ansammeln.
Mithilfe dieser Daten kann unser Forschungsteam abschätzen, wie schnell supermassive Schwarze Löcher durch den Verbrauch von Gas wachsen. Im Durchschnitt könnte ein supermassereiches Schwarzes Loch jedes Jahr genug Gas verbrauchen, um ungefähr die Masse der Sonne zu erreichen, wobei der genaue Wert von verschiedenen Faktoren abhängt.
Zum Beispiel, Daten anzeigen Die Wachstumsrate eines Schwarzen Lochs, die sich im Durchschnitt über Millionen von Jahren erstreckt, ist eng mit der Masse aller Sterne in seiner Heimatgalaxie verknüpft.
Wie oft verschmelzen supermassereiche Schwarze Löcher?
Supermassive Schwarze Löcher ernähren sich nicht nur von Gas, sondern können auch wachsen, indem sie bei der Kollision von Galaxien miteinander verschmelzen und ein einziges, massereicheres Schwarzes Loch bilden.
Kosmische Simulation mit einem Supercomputer Es ist vorhersehbar, wie oft diese Ereignisse auftreten werden. Ziel dieser Simulation ist es, zu modellieren, wie das Universum im Laufe der Zeit wächst und sich entwickelt. Die unzähligen Galaxien, die durch den Weltraum fliegen, sind wie die Bausteine, aus denen das Universum besteht.
diese Das zeigt die Simulation Galaxien und die supermassiven Schwarzen Löcher, die sie beherbergen, können im Laufe der kosmischen Geschichte mehrfach verschmelzen.
Unser Team verfolgte diese beiden Wachstumskanäle – Gasverbrauch und Fusionen – mithilfe von Röntgenstrahlen und Supercomputersimulationen und kombinierte sie dann, um diese umfassende Wachstumsgeschichte zu erstellen, die das Wachstum von Schwarzen Löchern im gesamten Universum über Milliarden von Jahren abbildet.
Unsere Wachstumsgeschichte enthüllt Supermassereiche Schwarze Löcher wuchsen vor Milliarden von Jahren, als das Universum noch jünger war, viel schneller.
In der Anfangszeit enthielt das Universum mehr Gas, als von supermassereichen Schwarzen Löchern verbraucht wurde, und es tauchten weiterhin supermassereiche Schwarze Löcher auf. Mit zunehmender Alterung des Universums ging das Gas allmählich zur Neige und das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher verlangsamte sich. Vor etwa 8 Milliarden Jahren stabilisierte sich die Zahl der supermassiven Schwarzen Löcher. Seitdem ist es nicht wesentlich gestiegen.
Wenn nicht genügend Gas für das Wachstum supermassereicher Schwarzer Löcher durch Akkretion vorhanden ist, besteht die einzige Möglichkeit für ihr Wachstum in der Verschmelzung. In unserer Wachstumsgeschichte haben wir davon nicht viele Beispiele gesehen. Im Durchschnitt können die massereichsten Schwarzen Löcher alle paar Jahrzehnte Fusionsmasse mit einer Geschwindigkeit von bis zu der Masse der Sonne ansammeln.
Ich freue mich auf
Diese Forschung hat uns geholfen zu verstehen, wie sich in den letzten 12 Milliarden Jahren mehr als 90 % der Masse in Schwarzen Löchern angesammelt haben.
Wir müssen jedoch noch untersuchen, wie sie wachsen Das sehr frühe Universum Um die wenigen Prozente der Masse zu erklären, die in Schwarzen Löchern verbleiben. Die astronomische Gemeinschaft macht bei der Erforschung dieser frühen supermassereichen Schwarzen Löcher Fortschritte und wir hoffen, bald weitere Antworten zu finden.
Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Gespräch Unter Creative Commons-Lizenz. Lesen Originalartikel.
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