Astronomen van de Academie van Wetenschappen en de Staatsuniversiteit van Moskou hebben ontdekt dat de vorm en grootte van sterrenstelsels in het verre verleden werd bepaald door het aantal 'embryo's' van superzware zwarte gaten dat hun buitenwijken bevatte, volgens een artikel gepubliceerd in de Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
“De zwarte gaten die door ons model worden voorspeld, zouden in voldoende aantallen in het heelal aanwezig moeten zijn om alle bolvormige sterrenhopen die zich hebben gevormd te verklaren. Het wijst op het bestaan van een voldoende aantal zwarte gaten met een massa van enkele duizenden zonnen, zodat ze de 'embryo's' van bolvormige sterrenhopen kunnen worden ', zegt Alexander Dolgov van het Instituut voor Theoretische en Experimentele Fysica van de Russische Academie van Wetenschappen in Moskou, geciteerd door de persdienst van de Russian Science Foundation.
Aangenomen wordt dat de meeste massieve sterrenstelsels worden bewoond door superzware zwarte gaten, die kunnen variëren van een miljoen tot miljarden zonsmassa's. De redenen voor het ontstaan van deze objecten zijn nog niet helemaal duidelijk. Wetenschappers geloofden aanvankelijk dat dergelijke objecten op dezelfde manier ontstonden als hun normale "neven" - als resultaat van de ineenstorting van sterren door de zwaartekracht en de daaropvolgende versmelting van verschillende grote zwarte gaten.
Waarnemingen van de eerste sterrenstelsels in het heelal deden astrofysici hieraan twijfelen - het bleek dat ze werden "bewoond" door zwarte gaten met een massa van tientallen miljarden zonnen. Dergelijke objecten zouden eenvoudigweg geen tijd hebben om tot deze omvang te groeien als ze klein werden geboren. Daarom begonnen sommige wetenschappers te geloven dat superzware zwarte gaten ontstaan in meer exotische scenario's - als gevolg van de ineenstorting van gigantische wolken van "zuivere" atomaire waterstof of als gevolg van klonten donkere materie.
Tegenwoordig geloven de meeste astronomen dat zwarte gaten - 'zwaargewichten' zijn ontstaan bij het aanbreken van het universum uit de zogenaamde oorspronkelijke zwarte gaten, die een tussenpositie innemen tussen superzware en gewone zwarte gaten, waarvan de oorsprong nog onbekend is. Hun massa, volgens verschillende schattingen van wetenschappers, was enkele tientallen of honderdduizenden zonsmassa's. In de afgelopen tien jaar zijn astronomen actief op zoek geweest naar dergelijke "zaden" van zwarte gaten, en tot dusver kennen we minder dan tien kandidaten voor de rol van dergelijke objecten.
Dolgov en zijn collega Konstantin Postnov van het Staats Astronomisch Instituut van de Staatsuniversiteit van Moskou hebben ontdekt dat dergelijke "embryo's" een sleutelrol kunnen spelen bij de vorming van alle sterrenstelsels, door te bestuderen hoe vaak dergelijke zwarte gaten kunnen zijn ontstaan zelfs voordat de eerste sterrenhopen in het pasgeboren universum uitbraken.
Hun berekeningen toonden aan dat in de eerste dagen van het leven van het heelal een groot aantal van dergelijke objecten kon verschijnen, ongeveer 10-100 duizend keer meer dan het aantal sterrenstelsels in het universum. Dit aantal zwarte gaten zou volgens Postnov en Dolgov voldoende moeten zijn voor de geboorte van alle ons bekende bolvormige sterrenhopen - de oudste "families" van sterren aan de rand van sterrenstelsels, waar alle bekende zwarte gaten met een gemiddelde massa werden gevonden.
Deze clusters van sterren worden op hun beurt tegenwoordig beschouwd als een soort "embryo's" waarrond de kernen van alle ons bekende spiraalvormige en elliptische sterrenstelsels in het verre verleden werden gevormd.
Promotie video:
Het grote aantal van dergelijke clusters in het vroege heelal bracht wetenschappers ertoe te geloven dat de zwarte gaten die erin leven de groei van sterrenstelsels konden "orkestreren" en hun vorm en massa konden beheersen, en niet omgekeerd, zoals veel astrofysici tegenwoordig geloven.
Geleid door dit idee, berekenden wetenschappers hoe de vorm van de melkweg veranderde met de verandering in het aantal bolvormige sterrenhopen en de massa van zwarte gaten in hun centra, evenals met de toename en afname van de massa van de "donut" van donkere materie aan de rand van sterrenstelsels, die tegenwoordig wordt beschouwd als de belangrijkste drijvende factor achter hun geboorte. … Het bleek dat zwarte gaten een beslissende rol speelden bij het ontstaan van elliptische en spiraalvormige sterrenstelsels, waardoor ze gedwongen werden zich zelfs te vormen in gevallen waarin de ring van donkere materie afwezig was.
Een soortgelijk scenario voor de vorming van sterrenstelsels, zoals de onderzoekers opmerken, kan een van de belangrijkste kosmologische mysteries verklaren - waarom de vroegste sterrenstelsels een zeer grote massa hebben en zeer zware zwarte gaten hebben, waarvan wetenschappers het bestaan voorheen niet konden verklaren.
