|
Первичные черные дыры - зародыши для квазаров
|
|
|
|
В последнее время многие группы ученых выдвигают теории о первичных черных дырах (ЧЧД). Отчасти это связано с тем, что они могут рассматриваться как потенциальный источник темной материи. Но если они и существовали, то в ранней Вселенной им предстояло сыграть и другую роль. Согласно недавнему проекту документа, опубликованному на сервере препринтов arXiv Джереми Моулдом и Адамом Баттеном из Университета Суинберна, одной из таких ролей могут быть семена, которые в конечном итоге образуют как квазары, так и радиогалактики.
|
|
|
|
Предполагается, что PBH возникли очень рано во Вселенной, в течение первых нескольких тысяч лет. Вместо того чтобы образоваться в результате коллапса массивной звезды, как большинство современных черных дыр, о которых мы думаем, они были бы созданы в результате незначительных расхождений в радиационной среде, из которой в то время состояла вся Вселенная. В космическом микроволновом фоновом режиме мы видим эти расхождения как небольшие колебания сигнала, все еще достигающего Земли, хотя никто еще окончательно не связал эти расхождения с образованием PBHS.
|
|
|
|
Но если бы PBH действительно существовали так рано, их гравитационное притяжение могло бы послужить "семенем" для накопления большего количества газа и пыли, что в конечном итоге позволило бы им вырасти в сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центре самых ярких известных объектов во Вселенной — квазаров. Светимость квазаров меняется со временем, и функция светимости квазаров (QLF), определяющая это изменение, является важной математической величиной, которая показывает, как квазары эволюционируют и влияют на формирование галактик вокруг себя.
|
|
|
|
|
|
|
Важно отметить, что математика, лежащая в основе QLF, которая определяется наблюдениями за самими квазарами, четко согласуется с предсказаниями, выдвинутыми теорией, которая показывает, что PBH действуют как семя, которое эволюционирует в квазар. Это также соответствует математической формуле, называемой функцией Шехтера, что придает больше уверенности теории. Но, что немаловажно, это также предлагает решение вопроса о том, что в первую очередь питает квазары.
|
|
|
|
Крошечные галактики могли бы стать топливом, которое зажигает квазары, поглощая их, хотя на таком расстоянии они были бы невидимы для нас. По мере того как сверхмассивная черная дыра в центре квазара поглощает все близлежащие галактики, она постепенно начинает терять свою светимость, что подтверждается кривой QLF, которая показывает, что она, вероятно, будет менее яркой, чем старше она будет (т.е. чем больше красное смещение).
|
|
|
|
Еще одним интересным следствием теории, выдвинутой в статье, является связь между квазарами и радиогалактиками, типом галактик, которые испускают сильные всплески в радиочастотном спектре. Если теория о том, что квазары были "засеяны" первичными черными дырами, верна, то в конечном итоге они могут привести к образованию радиогалактики, как только успокоятся и поглотят всю ближайшую к ним материю.
|
|
|
|
Чтобы доказать свою точку зрения, авторы отмечают, что между функциями светимости квазаров и радиогалактик есть сходство, просто общая амплитуда радиогалактик уменьшена. Однако, поскольку они уменьшены в масштабе, они также служат дольше: согласно статье, ожидаемый срок службы радиогалактики примерно в 10 раз превышает срок службы квазара.
|
|
|
|
Хотя эта теория хорошо согласуется со многими данными наблюдений, которые мы собрали на данный момент о квазарах и радиогалактиках, она также дает некоторые предсказания, которые могут оказаться фальсифицируемыми. Во-первых, это предполагает, что квазары могут использоваться в качестве стандартных свечей для измерения космологических расстояний, что в настоящее время относится к сверхновым типа Ia из-за их стандартизированной яркости. Происхождение квазаров из PBHs может послужить отправной точкой для понимания их яркости, что в конечном итоге позволит использовать их и в качестве стандартной свечи.
|
|
|
|
Возможно, более правдоподобно то, что космический телескоп Джеймса Уэбба сможет собирать информацию о квазарах еще дальше во времени, чем это когда-либо было возможно ранее. Если новые данные согласуются с предсказаниями, сделанными теорией, то, согласно идеализированной версии научного метода, они получат распространение среди других ученых.
|
|
|
|
Возможно, пройдет некоторое время, прежде чем Уэбб опубликует какие-либо данные, которые могли бы подтвердить или опровергнуть эту теорию, но всегда приятно иметь в космологии данные с четко доказуемыми предсказаниями. Если это приведет к тому, что космологи получат другой способ измерения расстояний и смогут лучше понять формирование галактик в ранней Вселенной, это будет просто дополнительным бонусом.
|
|
|
|
Источник
|
