Tohle je palčivá záhada astrofyziky, která trápí odborníky už asi dvě desetiletí. Ve vesmíru mladším než 1 miliarda let, tedy docela brzo po Velkém třesku, jsme našli přes 200 kvasarů. To jsou velmi zářivá galaktická monstra, jejichž motorem jsou horečnatě aktivní supermasivní černé díry. Problém tkví v tom, jak se tak velké obludy mohly objevit ve vesmíru tak brzy?
Tým expertů, který vedl Daniel Whalen z britské University of Portsmouth, je přesvědčený, že na to přišel. A publikace v časopisu Nature napovídá, že na tom nejspíš něco bude. První kvasary se podle nich zrodily v divoce vířících proudech kosmického plynu v raném vesmíru. Jako bychom prožívali nějaký roztomilý archaický mýtus.
Whalen neskrývá nadšení. Podle něj je to mimořádně vzrušující, protože se jim (nejspíš) povedlo převálcovat 20 let planých úvah o vzniku prvních supermasivních černých děr ve vesmíru. Před pár lety předpověděly počítačové simulace, že první kvasary mohly vznikat v oblastech, kde se srážely mocné proudy chladného kosmického plynu. Takové proudy přitom měly být vzácné, natož jejich srážky. Whalenůb tým na to navazuje.
Místa napájená více proudy chladného plynu badatelé označují jako primordiální hala. Whalen a další odborníci odhadují, že v prostoru o velikosti 1 miliardy světelných let jich byl tak asi tucet. Podle superpočítačových simulací by masivní kosmické proudy chladného plynu mohly vykrmit supermasivní černou díru za pár set milionů let, aniž by k tomu byly nutné nějaké exotické podmínky.
Zmíněné proudy plynu se podle Whalena a spol., zároveň postaraly o to, aby v dotyčné oblasti nevznikaly běžné hvězdy. Namísto tohoto se zrodily primordiální hvězdy, nejspíš dvě, o hmotnosti několika desítek tisíc Sluncí. Takové hvězdné obludy se samozřejmě velmi rychle zhroutily do relativně velké černé díry, která byla napojená na „placentu“ chladných plynů.
Astrofyzici v dřívějších studiích vymysleli podobné scénáře s hvězdnými obludami o hmotnosti 10-100 tisíc Sluncí. Podle těchto představ ale takové primordiální hvězdy mohly vznikat jen v hodně exotických a přesně nastavených prostředí, jako je například prostor silně prosycený intenzivním UV zářením anebo třeba nadzvukovými proudy plynu. Takové věci ale v raném vesmíru zrovna nepozorujeme. Naproti tomu podle Whalenova týmu jsou první kvasary (a tedy první supermasivní černé díry) přirozeným důsledkem formování chladné temné hmoty raného vesmíru. Jak trefně říká Whalen: „Jsou to děti kosmické pavučiny.“
Video: Daniel Whalen: The Formation of the First Quasars
Video: Scientists discover how first quasars in universe formed
Literatura
Supermasivní černé díry se možná zrodily z kolosálních hvězd
Autor: Stanislav Mihulka (17.03.2021)
Vznikly zárodky supermasivních černých děr zhroucením hal temné hmoty?
Autor: Stanislav Mihulka (21.06.2021)
Najdeme primordiální supermasivní černé díry s otiskem Velkého třesku?
Autor: Stanislav Mihulka (01.11.2021)
Diskuze:
Nechápem.
Richard Pálkováč,2022-07-10 14:28:34
Nechápem, prečo sa poniektorí, zubami nechtami držia tej nelogickej predstavy, že najprv tu bolo NIČ a potom Veľký tresk vytvoril náš vesmír.
Oveľa logickejšia je predsa predstava, že tu bol nášmu podobný vesmír, pravdepodobne rádovo väčší ako nami pozorovaný a vznikol v ňom Veľký tresk, ktorý vytvoril "bublinu" nami pozorovaného vesmíru.
Zdrojom tohto Veľkého tresku boli práve tie, už pred ním existujúce masívne objekty, ktoré vo svojich singularitách zadržujú podstatne viac energie, ako by to vyplývalo z ich predpokladanej hmotnosti. Toto posledné je už ale moja hypotéza. Pred 20 rokmi ma chceli ešte "ukameňovať" aj kvôli tomu, že som tvrdil, že takéto objekty, by mali na pokraji nášho vesmíru existovať.
Re: Nechápem.
Martin Chalupa,2022-07-10 22:02:32
Zatím nejlepší, co máme, se vzpíná našemu způsobu chápání. OTR popírá i ono "najprv tu bolo", protože, aby bylo, potřebujeme na to čas. A čás nemáme, když tu není hmota. Takže není žádné "před".
I kdybychom vycházeli z toho, že vesmír je gravitačně uzavřený do sebe (takže je vlastně černou dírou) a má kolem sebe okolí, tak bychom z pozice v tom okolí našeho vesmíru (do které se ze zřejmých důvodů nikdy nemůžeme dostat) mohli rozhlédnout a položit si ty samé otázky, které si pokládáme zde. Nechci tím přímo mluvit o rekurzivní struktuře ... :)
Připomínám, že tato odpověď nesouvisí se vznikem kvazarů.
Dve vety z článku
Vladimír Bzdušek,2022-07-10 09:23:08
První kvasary se podle nich zrodily v divoce vířících proudech kosmického plynu v raném vesmíru.
...jsou první kvasary (a tedy první supermasivní černé díry) přirozeným důsledkem formování chladné temné hmoty raného vesmíru.
Rozumie tomu niekto?
Re: Dve vety z článku
Florian Stanislav,2022-07-10 09:34:01
Nerozumím.
Článek :"Podle superpočítačových simulací by masivní kosmické proudy chladného plynu mohly vykrmit supermasivní černou díru za pár set milionů let, aniž by k tomu byly nutné nějaké exotické podmínky."
No, pár set milionů let už všechny součásti letěly radiálně od centra Velkého třesku, takže zbývá vysvětlit, jak se moly srážet a vířit neradiálně.
Re: Re: Dve vety z článku
D@1imi1 Hrušk@,2022-07-10 23:06:56
Dobrý den. V první řadě: Velký třesk nelze chápat tak, že by se prostor začal rozpínat směrem od středu k nějakým okrajům. Velký třesk znamená, že se prostor začal zvětšovat v celém objemu rovnoměrně. Analogicky si to představte, jako rozpínání 2D povrchu balónku, když jej nafukujete. Vesmír pravděpodobně žádný střed ani okraje ani nemá, stejně jako nemá střed ani okraje 2D povrch koule.
Idea velkého třesku v podstatě vznikla díky tomu, že se vědci snažili vysvětlit, jak je možné, že je vesmír na největších škálách velmi homogenní. Pokud by byl vesmír statický a nerozpínal se, pravděpodobně by se všechna hmota vlivem gravitace časem nahromadila na jednom nebo několika málo místech, zatímco jinde by byla naprostá prázdnota. To, že se vesmír rozpíná v celém svém objemu stejnoměrně působí proti gravitační přitažlivosti a hmota se díky tomu rozprostřela zhruba rovnoměrně v celém jeho objemu.
Pokud jde o ty proudy, Velký třesk žádné hmotě kinetickou energii neudělil. Alespoň podle toho, jak to současná astrofyzika chápe. Předpokládám, že podle jejich modelu ty proudy poháněla gravitace, jelikož se jedná o temnou hmotu. O temné hmotě totiž neví nikdo nic, jen se jí připisuje gravitační působení.
Re: Re: Re: Dve vety z článku
Florian Stanislav,2022-07-11 00:44:20
Vesmír má k 2D povrchu balonku hodně daleko a hluboko. Povrch nafukujícího se balonku nevypadá na to, že by se jeho části spolu srážely.
Vznik hvězd gravitačním působením na řídký mezihvězdný plyn je v souvislosti s emisními mlhovinami ( ionizovaného plynu jinou hvězdou), prostě má dojem, že gravitace v rozpínajícím se prostoru může soustředit plyn jen za pomoci další energie.
Re: Re: Re: Re: Dve vety z článku
D@1imi1 Hrušk@,2022-07-11 01:42:24
Části povrchu nafukovacího balónku se nesrážejí, protože na takové škále je gravitační působení zcela zanedbatelné. Gravitace je velmi slabá síla, ale působí na obrovské vzdálenosti. Pokud v raném vesmíru vznikla díky jakémukoliv mechanismu nějaká nehomogenita, gravitace už se postarala o to, že se ta nehomogenita dále zvětšovala a zvětšovala. Jak vznikly počáteční nehomogenity, na to jsou různé hypotézy. Ale existence těch nehomogenit je doložena drobnými rozdíly ve vlnové délce kosmického mikrovlnného pozadí, které pochází z doby pár set tisíc let po Velkém třesku.
Re: Re: Re: Re: Re: Dve vety z článku
Florian Stanislav,2022-07-11 09:28:46
Nehomogenita (případně růst chaosu) a pohyb je nerozlučně spjatý s hmotou. Jestliže všemocná gravitace neudržela proti (údajné a údajně konstantní) temné energii vesmír pohromadě na začátku, pak shlukování, srážení, víření je čím dál tím méně pravděpodobné. Čili primární černé díry na začátku, proč ne. 6e vesmír je v makroměřítku takřka homogenní je otázka , co je makroměřítko. A kdy je makroměřítko, když na začátku při vzniku primárních černých děr ta nehomogenita byla, jinak by nevznikly.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Dve vety z článku
D@1imi1 Hrušk@,2022-07-11 10:18:45
Makroměřítko je řádově 1mld světelných let. Největší známá bublina téměř prázdnoty měří tzhruba půl mld. světelných let, pozorovatelný vesmír pak 27mld bez započtení dodatečného rozepnutí.
Na vznik prvotních nehomogenit jsou různé hypotézy. Například kvantové fluktuace v fobě kdy ještě neexistovala hmota, jen energie.
Temná energie není v čase konstantní a zdá se, že v současnosti její vliv roste. Co to je, nikdo neví, jen se jí připisuje zodpovědnost zato rozpínání.
Re: Re: Dve vety z článku
Vladimír Bzdušek,2022-07-11 08:43:57
Problém je asi ešte hlbší. Ak z axiómy veľkého tresku vyplýva, že každá galaxia sa od každej vzďaluje, tak ako môžu byť (kedykoľvek) dva objekty vo veľkosti škály galaxie na kolíznej dráhe? je to jednoduchá otázka a mala by existovať odpoveď.
Re: Re: Re: Dve vety z článku
D@1imi1 Hrušk@,2022-07-11 09:57:35
Odpověď existuje a má dvě části :-)
1. Rozpínání táhne galaxie od sebe, gravitace naopak k sobě. Mezi objekty, které jsou k sobě blíže, převažuje gravitace, u vzdálenějších objektů vyhrává rozpínání. Síla gravitace se vzdáleností klesá, rozpínání naopak roste.
2. Galaxií, které jsou v kolizním kurzu, ubývá. Například Mléčná dráha se srazí s Andromedou, ale další velké galaxie se nám už budou jen více a více vzdalovat.
Re: Re: Re: Re: Dve vety z článku
Vladimír Bzdušek,2022-07-11 11:53:22
Takáto vysvetlenie postráda logiku. Ak existuje to rozpínanie priestoru bez centra, ako mohol vzniknúť kolízny kurz?
Re: Re: Re: Re: Dve vety z článku
Florian Stanislav,2022-07-11 22:36:20
Rozpínání vesmíru, bylo změřeno a Velký třesk je logickým předchůdcem toho radiálního rozpínání.
Části vesmíru se rozpínají, působí na ně gravitace, tlak záření, místní výbuchy nov, supernov. Dále na hmotu vesmíru působí rotace kompenzující odstředivou silou gravitaci. Kolem jakéhosi středu se pohybují i galaxie v místních nadkupách galaxií.
Jestliže se má díky temné energii rozpínat prostor, je to pozorovatelné i galaxií, kde dominuje gravitace a odstředivá síla?
https://cs.wikipedia.org/wiki/M%C3%ADstn%C3%AD_nadkupa_galaxi%C3%AD
Re: Re: Re: Re: Dve vety z článku
Florian Stanislav,2022-07-12 01:06:05
Přidám jednoduché, snadno srozumitelné a špatné řešení.
Když se vesmír rozpíná radiálně ( od místa (počátku) Velkého třesku), tak během časového úseku (mimo časový úsek se nedá nic měřit ani pozorovat) dochází na vnějším okraji sledované části k zeslabení gravitace vlivem vzdálenosti. Takže takový přechod od Newtonovy závislosti síly gravitace od 1/r^2 k 1/r jako u MOND.
Re: Dve vety z článku
Martin Chalupa,2022-07-10 21:43:12
Jde tu o porovnání s "normálním" vznikem hvězdné černé díry, na jejíž vykrmení to této velikosti by prostě nebyl čas. Takže jak tahle monstra vznikly? No a celý ten článek je o tom, že už poměrně brzy po velkém třesku někde vznikly specifické podmínky pro vznik obřích hvězdných monster. Tím pádem můžeme mít i onu obří černou díru velmi rychle. Když byly na nějaké pokročilejší mašině prováděny simulace vzniku vesmíru, tak tam hmota tvořila takovou síť (ony proudy), mezi kterou byla oka v podstatě prázdného prostoru.
Re: Re: Dve vety z článku
Vladimír Bzdušek,2022-07-11 08:52:14
Máte samozrejme pravdu - ako vždy. Prečíteť text a zopakovať ho dokážem našťastie ešte stále aj ja. Ale vaše vyjadrenie mi nijako nepomohlo k pochopeniu pointy článku. Ak má byť výsledkom vedeckého pokroku konštatovanie, že to bolo inak než normálne, tak to môžem povedať aj ja, a to aj bez akejkoľvek simulácie. Nasimulovať -nasimulovať!- sa dá čokoľvek.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce