Astronomi uden et teleskop - sorte huller: de tidlige år

Pin
Send
Share
Send

Der er en voksende opfattelse af, at sorte huller i det tidlige univers kan have været frøene, som de fleste af dagens store galakser (nu med supermassive sorte huller inden i) først voksede op. Og hvis vi tager et skridt længere tilbage, kan det også være tilfældet, at sorte huller var nøglen til at genoptage det tidlige interstellare medium - hvilket derefter påvirkede den store skala i dagens univers.

For at sammenfatte de tidlige år… Først var Big Bang - og i cirka tre minutter var alt meget kompakt og dermed meget varmt - men efter tre minutter dannedes de første protoner og elektroner, og i de næste 17 minutter interagerede en del af disse protoner for at danne heliumkerner - indtil 20 minutter efter Big Bang blev det ekspanderende univers for køligt til at opretholde nukleosyntesen. Derfra sprang protoner og heliumkerner og elektronerne lige rundt i de næste 380.000 år som et meget varmt plasma.

Der var også fotoner, men der var lille chance for, at disse fotoner gjorde noget meget, bortset fra at blive dannet og derefter straks reabsorberes af en tilstødende partikel i det kogende varme plasma. Men ved 380.000 år afkølede det ekspanderende univers nok til, at protonerne og heliumkernerne kunne kombineres med elektroner til at danne de første atomer - og pludselig blev fotonerne tilbage med tom plads til at skyde af som de første lysstråler - som i dag vi kan stadig registrere som den kosmiske mikrobølgebakgrund.

Det, der fulgte, var de såkaldte mørke aldre, indtil omkring en halv milliard år efter Big Bang begyndte de første stjerner at dannes. Det er sandsynligt, at disse stjerner var store, ligesom virkelig store, da de kølige, stabile brint- (og helium) -atomer, der let var tilgængelige og akkrediterede. Nogle af disse tidlige stjerner kan have været så store, at de hurtigt sprængt sig i stykker som par-ustabil supernovaer. Andre var bare meget store og kollapsede i sorte huller - mange af dem havde for meget selvtyngdekraft til at tillade en supernovaeksplosion at sprænge noget materiale ud fra stjernen.

Og det handler om her, at genudviklingshistorien starter. De kølige, stabile brintatomer i det tidlige interstellare medium forblev ikke meget kølige og stabile i meget længe. I et mindre univers fuld af tætpakkede massive stjerner blev disse atomer hurtigt genopvarmet, hvilket fik deres elektroner til at adskilles, og deres kerner blev igen frie ioner. Dette skabte et plasma med lav densitet - stadig meget varmt, men for diffust til at være uigennemsigtigt til at tænde mere.

Det er sandsynligt, at dette reioniseringstrin derefter begrænsede størrelsen til, hvilke nye stjerner kunne vokse - såvel som at begrænse mulighederne for nye galakser til at vokse - da varme, ophidsede ioner er mindre tilbøjelige til at aggregeres og hævdes end kølige, stabile atomer. Reionisering kan have bidraget til den nuværende 'klumpede' fordeling af stof - som er organiseret i generelt store, diskrete galakser snarere end en jævn spredning af stjerner overalt.

Og det er blevet antydet, at tidlige sorte huller - faktisk sorte huller i røntgenstrålebinarier med høj masse - muligvis har bidraget med et væsentligt bidrag til reioniseringen af ​​det tidlige univers. Computermodellering antyder, at det tidlige univers med en tendens til meget massive stjerner ville være meget mere sandsynligt at have sorte huller som stjernester, snarere end neutronstjerner eller hvide dværge. Disse sorte huller ville også oftere være i binære grupper end isoleret (da massive stjerner oftere danner flere systemer end små stjerner).

Så med en massiv binær, hvor den ene komponent er et sort hul - vil det sorte hul hurtigt begynde at akkumulere en stor akkretionsskive sammensat af stof trukket fra den anden stjerne. Derefter vil den tiltrædelsesdiskette begynde at udstråle fotoner med høj energi, især ved røntgenstrålenerginiveau.

Mens antallet af ioniserende fotoner, der udsendes af et akkrediterende sort hul, sandsynligvis svarer til dets lysende, lysende forfæderstjerne, ville det forventes at udsende en meget højere andel af højenergi-røntgenfotoner - med hver af disse fotoner potentielt opvarmning og ioniserende flere atomer i dets vej, mens en lysende stjernes foton muligvis kun genioniserer et eller to atomer.

Så der går du. Sorte huller ... er der noget de ikke kan gøre?

Yderligere læsning: Mirabel et al Stellar sorte huller ved universets morgen.

Pin
Send
Share
Send