หลุมดำมวลมหาศาลแห่งแรกของจักรวาลก่อตัวอย่างไร รูปแบบใหม่ของวิวัฒนาการของกาแลคซีและหลุมดำแสดงการชนกันแสดงว่ากาแลคซีที่ปะทะกันน่าจะก่อให้เกิดหลุมดำที่ก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน การค้นพบนั้นเติมเต็มในบทที่หายไปของประวัติศาสตร์ยุคแรกของจักรวาลและสามารถช่วยเขียนบทต่อไป - ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นว่าแรงโน้มถ่วงและสสารมืดก่อตัวจักรวาลอย่างไรเมื่อเรารู้
หลังจากการค้นพบเมื่อไม่นานมานี้พบว่ากาแลคซีก่อตัวขึ้นเร็วกว่าที่คิดไว้มากที่สุดในประวัติศาสตร์ของจักรวาล Stelios Kazantzidis จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอและทีมของเขาสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ใหม่ที่แสดงหลุมดำมวลมหาศาล และรวมเข้าด้วยกัน สิ่งนี้น่าจะเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่พันล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง
“ ผลลัพธ์ของเราเพิ่มความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการสำนึกที่สำคัญว่าโครงสร้างเกิดขึ้นในเอกภพอย่างไร” Kazantzidis กล่าว
ก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์คิดว่ากาแลคซีวิวัฒนาการตามลำดับชั้นโดยที่แรงดึงดูดดึงชิ้นส่วนเล็ก ๆ มารวมกันก่อน
แต่รุ่นใหม่เปลี่ยนความคิดนั้นบนหัวของมัน
“ เมื่อรวมกับการค้นพบอื่น ๆ เหล่านี้ผลลัพธ์ของเราแสดงว่าโครงสร้างขนาดใหญ่ - ทั้งกาแลคซีและหลุมดำขนาดใหญ่ - สร้างขึ้นอย่างรวดเร็วในประวัติศาสตร์ของจักรวาล” เขากล่าว “ น่าประหลาดใจที่สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับการสร้างโครงสร้างแบบลำดับชั้น ความขัดแย้งได้รับการแก้ไขเมื่อผู้หนึ่งตระหนักว่าสสารมืดนั้นเติบโตขึ้นตามลำดับชั้น แต่เรื่องธรรมดาไม่ได้เกิดขึ้น เรื่องปกติที่ประกอบขึ้นเป็นกาแลคซีที่มองเห็นได้และหลุมดำที่ใหญ่มากยุบลงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและนี่ก็เป็นความจริงเช่นกันเมื่อเอกภพยังเด็กมากก่อให้เกิดการก่อตัวต่อต้านกาแลคซีและหลุมดำแบบลำดับชั้น
นั่นหมายความว่ากาแลคซีขนาดใหญ่และหลุมดำขนาดใหญ่สุด ๆ รวมตัวกันอย่างรวดเร็วและมีขนาดเล็กกว่าเช่นกาแลคซีทางช้างเผือกของเราเองและหลุมดำขนาดเล็กที่อยู่ตรงกลางนั้นก่อตัวช้ากว่า กาแล็กซีที่ก่อตัวเป็นหลุมดำมวลมหาศาลแห่งแรกนั้นยังคงอยู่รอบ ๆ Kazantzidis กล่าว
การจำลองแบบใหม่ที่ทำกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถแก้ไขคุณสมบัติที่เล็กกว่า 100 เท่าและเปิดเผยรายละเอียดในใจกลางกาแลคซีที่ถูกรวมในระดับน้อยกว่าหนึ่งปีแสง
ด้วยเหตุนี้นักดาราศาสตร์จึงสามารถเห็นสองสิ่ง: ประการแรกก๊าซและฝุ่นในใจกลางกาแลคซีควบแน่นเพื่อก่อตัวเป็นดิสก์นิวเคลียร์ที่แน่นหนา จากนั้นดิสก์ก็ไม่เสถียรและก๊าซและฝุ่นหดตัวอีกครั้งเพื่อก่อตัวเป็นก้อนเมฆที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นซึ่งในที่สุดก็เกิดหลุมดำขนาดใหญ่สุดขึ้นมา
ความหมายของจักรวาลวิทยานั้นกว้างขวางมาก Kazantzidis กล่าว
“ ตัวอย่างเช่นแนวคิดมาตรฐาน - ซึ่งคุณสมบัติของกาแลคซีและมวลของหลุมดำกลางนั้นสัมพันธ์กันเนื่องจากทั้งสองเติบโตแบบขนาน - จะต้องได้รับการแก้ไข ในแบบจำลองของเราหลุมดำเติบโตเร็วกว่ากาแลคซี ดังนั้นอาจเป็นไปได้ว่าหลุมดำไม่ได้ถูกควบคุมโดยการเติบโตของกาแลคซี อาจเป็นไปได้ว่ากาแลคซีถูกควบคุมโดยการเติบโตของหลุมดำ”
โมเดลใหม่นี้ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์ที่กำลังค้นหาท้องฟ้าเพื่อหาหลักฐานโดยตรงของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein: คลื่นความโน้มถ่วง
ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปการรวมกาแลคซีโบราณใด ๆ จะก่อให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงขนาดใหญ่ - ระลอกในช่วงเวลาต่อเนื่องของอวกาศ - ส่วนที่เหลือซึ่งน่าจะยังคงปรากฏให้เห็นในปัจจุบัน
เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงใหม่เช่นเสาอากาศเลเซอร์อวกาศของนาซ่าได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับคลื่นเหล่านี้โดยตรงและเปิดหน้าต่างใหม่สู่ปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์และทางกายภาพที่ไม่สามารถศึกษาด้วยวิธีอื่นได้
นักวิทยาศาสตร์จะต้องรู้ว่าหลุมดำขนาดใหญ่พิเศษนี้ก่อตัวขึ้นในเอกภพยุคแรกได้อย่างไรและพวกมันถูกกระจายไปในอวกาศอย่างไรเพื่อตีความผลการทดลองเหล่านั้น การจำลองคอมพิวเตอร์ใหม่ควรให้เบาะแส
ดูลิงค์นี้สำหรับวิดีโอของแบบจำลองกาแล็กซี่ชน
ที่มา: มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตต
