זה אחד החידות של הקוסמולוגיה והתפתחות מהממים: איך החורים השחורים העל-מסיביים הגיעו כל כך ... טוב, סופר-מסיבי ...ביקום המוקדם, כאשר נראה כי עדיין לא עבר מספיק זמן לצבור את המסה שלהם באמצעות תהליכי השבכה קבועים בלבד? לוקח זמן לאכול חומר של מיליארד המוני שמש, אפילו בתיאבון בריא והרבה בהישג יד של הכבידה. אך עם זאת, הם נמצאים: חורים שחורים מפלצת נפוצים בתוך כמה מהגלקסיות הרחוקות ביותר, ומתהדרים בצמיחתם המוקדמת אפילו כאשר היקום בדיוק חגג את יום הולדתו המיליארד.
כעת, ממצאים שפורסמו לאחרונה על ידי חוקרים בקלטק מרמזים כי חברות קטנות ובינוניות עתיקות אלה נוצרו בעקבות מותם של סוגים מסוימים של כוכבי ענק קדומים, דינוזאורים מהממים אקזוטיים שגדלו ומתו צעירים. במהלך קריסתם האלימה לא רק אחת אלא שתיים נוצרים חורים שחורים, שכל אחד מהם אוסף את המסה שלו לפני שבסופו של דבר מאחד יחד למפלצת סופר-מסיבית אחת.
צפו בהדמיה וגלו עוד כיצד זה קורה להלן:
מתוך מאמר חדשות Caltech מאת ג'סיקה סטולר-קונראד:
כדי לחקור את מקורם של חורים שחורים-על-מסיביים צעירים, כריסטיאן רייסוויג, עמית פוסט-דוקטורט של נאס"א איינשטיין באסטרופיזיקה בקלטק וכריסטיאן אוט, עוזר פרופסור לאסטרופיזיקה תיאורטית, פנה למודל שכולל כוכבים סופר-מסיביים. משערים כי הכוכבים הענקיים, האקזוטיים למדי, היו קיימים רק זמן קצר ביקום הקדום.
קרא עוד: כיצד חורים שחורים הופכים לסופר מאסיביים?
בניגוד לכוכבים רגילים, כוכבים על-מסיביים מתייצבים כנגד כוח הכובד בעיקר על ידי קרינת הפוטון שלהם. בכוכב מאסיבי מאוד, קרינת פוטון - שטף החוצה של הפוטונים הנוצר עקב הטמפרטורות הפנימיות הגבוהות של הכוכב - דוחף גז מהכוכב כלפי חוץ בניגוד לכוח הכבידה שמושך את הגז פנימה.
במהלך חייו, כוכב סופר-מסיבי מתקרר לאט בגלל אובדן אנרגיה באמצעות פליטת קרינת פוטון. ככל שהכוכב מתקרר, הוא הופך להיות קומפקטי יותר, והצפיפות המרכזית שלו גדלה לאט. תהליך זה נמשך כמה מיליון שנים עד שהכוכב הגיע לקומפקטיות מספקת בכדי להיכנס לאי-יציבות כבידתית וכדי שהכוכב יתחיל להתמוטט בכבידה.
מחקרים קודמים ניבאו שכאשר כוכבים סופר־מאסיביים קורסים, הם שומרים על צורה כדורית שאולי מתפשטת בגלל סיבוב מהיר. צורה זו נקראת תצורה ציר סימטרית. בשילוב העובדה שכוכבים מסתובבים במהירות רבה מועדים להפרעות קטנטנות, חזרו רייסוויג ועמיתיו כי הפרעות אלו עלולות לגרום לכוכבים לסטות ללאצורות-סימטריות במהלך ההתמוטטות. הפרעות קטנות כאלה בתחילה היו צומחות במהירות, ובסופו של דבר גורמות לגז בתוך הכוכב המתמוטט להתגבש ולהיווצר שברים בצפיפות גבוהה.
"צמיחת החורים השחורים לסולמות על-מסיביים ביקום הצעיר נראית אפשרית רק אם מסת ה"זרע" של האובייקט המתמוטט כבר הייתה גדולה מספיק. "
- כריסטיאן רייסוויג, עמיתתו של ד"ר ניינ"א איינשטיין בפוסטדוקטור בקלטק
שברים אלה היו מקיפים את מרכז הכוכב והופכים צפופים יותר ויותר ככל שהם תופסים חומר במהלך ההתמוטטות; הם גם יגדלו בטמפרטורה. ואז, אומר רייסוויג, "השפעה מעניינת נכנסת פנימה." בטמפרטורות גבוהות מספיק, תהיה מספיק אנרגיה זמינה בכדי להתאים אלקטרונים לבין החלקיקים שלהם, או פוזיטרונים, במה שמכונה זוגות אלקטרונים-פוזיטרון. יצירת זוגות אלקטרונים-פוזיטרון יגרום לאובדן לחץ, ולהאיץ עוד יותר את הקריסה; כתוצאה מכך, שני החלקים המסתובבים יהפכו בסופו של דבר לכל כך צפופים עד שיוכל להיווצר חור שחור בכל גוש. צמד החורים השחורים עשוי אז להתפתל זה סביב זה לפני שיתמזגו והפכו לחור שחור גדול אחד.
"זהו ממצא חדש," אומר רייסוויג. "אף אחד לא ניבא מעולם שכוכב אחד שמתמוטט יכול לייצר זוג חורים שחורים שאחר כך יתמזגו."
ממצאים אלה פורסמו ב- מכתבי ביקורת גופנית השבוע של ה -11 באוקטובר. מקור: מאמר החדשות של קלטק מאת ג'סיקה סטולר-קונראד.
