Forskere opdager, hvordan de første kvasarer i universet blev dannet

Mysteriet om, hvordan de første kvasarer i universet blev dannet – noget der har forvirret videnskabsmænd i næsten 20 år – er nu blevet løst af et hold astrofysikere, hvis resultater er offentliggjort i Nature .

Eksistensen af ​​mere end 200 kvasarer drevet af supermassive sorte huller mindre end en milliard år efter Big Bang var forblevet et af de udestående problemer i astrofysikken, fordi det aldrig blev helt forstået, hvordan de blev dannet så tidligt.

Teamet af eksperter ledet af Dr. Daniel Whalen fra University of Portsmouth har fundet ud af, at de første kvasarer naturligt blev dannet under de voldsomme, turbulente forhold i sjældne gasreservoirer i det tidlige univers.

Dr. Whalen, fra Universitetets Institut for Kosmologi og Gravitation, sagde:"Denne opdagelse er særlig spændende, fordi den har væltet 20 års tanker om oprindelsen af ​​de første supermassive sorte huller i universet.

"Vi finder supermassive sorte huller i centrene af de fleste massive galakser i dag, som kan være millioner eller milliarder af gange solens masse. Men tilbage i 2003 begyndte vi at finde kvasarer - stærkt lysende, aktivt tiltagende supermassive sorte huller, der ligner kosmiske fyrtårne ​​i det tidlige univers - som eksisterede mindre end en milliard år efter Big Bang. Og ingen forstod, hvordan de blev dannet på så tidlige tidspunkter."

For et par år siden viste supercomputersimuleringer, at tidlige kvasarer kunne dannes ved krydsene mellem sjældne, kolde, kraftige gasstrømme. Kun et dusin af disse eksisterede i et rumfang en milliard lysår på tværs, men det sorte hul måtte være 100.000 solmasser ved fødslen. Sorte huller dannes i dag, når massive stjerner løber tør for brændstof og kollapser, men de er normalt kun 10-100 solmasser.

Astrofysikere havde længe teoretiseret, at 10.000-100.000 solmassestjerner blev dannet i det tidlige univers, men kun i eksotiske, finjusterede miljøer som stærke ultraviolette baggrunde eller supersoniske strømme mellem gas og mørkt stof, der ikke havde nogen lighed med de turbulente skyer, hvor de første kvasarer dannet.

Dr. Whalen sagde:"Vi tænker på disse stjerner som lidt ligesom dinosaurer på jorden, de var enorme og primitive. Og de havde korte liv og levede kun en kvart million år, før de kollapsede til sorte huller.

"Vores supercomputermodeller gik tilbage til meget tidlige tider og fandt ud af, at de kolde, tætte gasstrømme, der var i stand til at dyrke et milliard sort hul i solmasse på blot et par hundrede millioner år, skabte deres egne supermassive stjerner uden behov for usædvanlige miljøer. kolde strømme drev turbulens i skyen, der forhindrede normale stjerner i at dannes, indtil skyen blev så massiv, at den kollapsede katastrofalt under sin egen vægt og dannede to gigantiske urstjerner – en med 30.000 solmasser og en anden på 40.000.

"Derfor skabte de eneste urskyer, der kunne danne en kvasar lige efter kosmisk daggry - da de første stjerner i universet blev dannet - også bekvemt deres egne massive frø. Dette enkle, smukke resultat forklarer ikke kun oprindelsen af ​​de første kvasarer, men også deres demografi - deres antal på tidlige tidspunkter.

"De første supermassive sorte huller var simpelthen en naturlig konsekvens af strukturdannelse i kolde mørkt stof-kosmologier - børn af det kosmiske net."

Avisen "The Turbulent Origins of the First Quasars" er udgivet i Nature . + Udforsk yderligere

Opstod der sorte huller umiddelbart efter Big Bang?