천문학 자들은 우주가 아주 어렸을 때 형성되는 매우 오래된 초 거대 블랙홀을 발견했습니다. 그러나 그들은 우주 자체가 유아 일 때 블랙홀이 어떻게 그렇게 큰 규모로 성장할 수 있는지에 대해 의아해했습니다.
천문학 자들은 빅뱅 이후 50 억 년 후에이 괴물의 블랙홀이 형성 될 수있는 독특한 조건들이 존재한다는 것을 발견했다. 특이한 강렬한 방사선원은“직접 붕괴 블랙홀”이라고 불렀습니다.
오스틴에있는 텍사스 대학교의 볼커 브롬 (Volker Bromm)은“이것은 우주의 기적이다. "이것은 상황이 형성되기에 적합한 우주 역사상 유일한 시간입니다."
블랙홀이 어떻게 형성되는지에 대한 기존의 이해를 accretion 이론이라고하며, 여기에서 극심한 별 붕괴와 블랙홀“시드”는 주변에서 가스를 끌어와 작은 블랙홀의 합병에 의한 붕괴로부터 형성됩니다. 그러나 그 과정은 시간이 오래 걸리고, 빠르게 형성되는 블랙홀이 만들어지는 시간보다 훨씬 오래 걸립니다. 또한 초기 우주에는 초대형 블랙홀이 거대한 크기로 자라기 위해 필요한 양의 가스와 먼지가 없었습니다.
새로운 발견은 가스 구름이 붕괴 될 때 첫 번째 블랙홀 중 일부가 직접 형성되어 거대한 별의 형성 및 후속 파괴와 같은 다른 중간 단계를 우회한다고 제안했다.
물론 블랙홀과 마찬가지로 이러한 "직접 축소"블랙홀은 볼 수 없습니다. 그러나 젊은 우주에서 발견 된 높은 광채의 퀘이사에 힘을 실어 주려면 그들의 존재에 대한 강력한 증거가있었습니다. 퀘이사의 위대한 밝기는 초 거대 블랙홀로 나선형으로되어 수백만도까지 가열되어 우주에서 비콘처럼 빛나는 제트기를 만들어내는 것에서 비롯됩니다. 그러나 accretion 이론은 극도로 먼 우주에서 초 거대 블랙홀을 설명하지 않기 때문에 천문학 자들은 퀘이사도 설명 할 수 없었습니다. 이것을 "Quarsar seed problem"이라고합니다.
Bromm과 함께 일한 Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics Center의 Avi Loeb는“초기 우주에서 관측 된 퀘이사는 정상적인 영아들로 가득 찬 분만실에서 거대한 아기들과 닮았다. “이 거대한 아기들을 키우는 환경에 대해 특별한 점은 무엇입니까? 일반적으로 은하수와 같은 인근 은하의 차가운 가스 저장소는 대부분 별 형성에 의해 소비됩니다.”
그러나 2003 년에 Bromm과 Loeb는 초기 은하계가 별 형성으로부터의 엄청나게 에너지 입력을 억제함으로써 초 질량 시드 블랙홀을 형성하기위한 이론적 아이디어를 고안했습니다. 그들은이 과정을“직접 붕괴”라고 불렀습니다.
브롬 박사는“초기의 수소와 헬륨 구름으로 시작하여 자외선 바다에 뿌려졌다”고 말했다. “어두운 후광의 중력장에서이 구름을 깨뜨 렸습니다. 일반적으로 구름은 식을 수 있고 조각화되어 별을 형성 할 수 있습니다. 그러나, 자외선 광자는 가스를 뜨겁게 유지하여 별 형성을 억제한다. 이것들은 원하는 기적의 조건입니다 : 조각화없이 붕괴하십시오! 가스가 점점 더 작아짐에 따라 결국 거대한 블랙홀 조건이 생겼습니다.”
이 우주 조건은 초기 우주에서만 존재했던 것으로 보이며,이 과정은 오늘날 은하계에서는 일어나지 않습니다.
그들의 이론을 테스트하기 위해 Bromm, Loeb 및 그들의 동료 Aaron Smith는 CR7이라는 은하를 연구하기 시작했는데, COSMOS라고 불리는 허블 우주 망원경 (Hubble Space Telescope) 조사에 의해 빅뱅 이후 10 억 년이 채되지 않은 것으로 밝혀졌습니다.
리스본 대학의 데이비드 소 브럴 (David Sobral)은 eck (Keck)과 VLT를 포함한 세계 최대 지상 망원경으로 CR7을 추적 관찰했습니다. 이것들은 CR7에서 오는 가벼운 서명에서 매우 특이한 기능을 발견했습니다. 구체적으로, 리만-알파 수소 라인은 예상보다 몇 배 밝았다. 놀랍게도, 스펙트럼은 비정상적으로 밝은 헬륨 라인을 보여 주었다.
스미스는“이 소스를 구동하는 것은 매우 뜨겁다. 헬륨을 이온화하기에 충분히 뜨겁다”고 말했다.
스펙트럼의 이러한 특징들과 다른 특이한 특징들은 그것이 원시적 별들의 무리이거나 직접적인 붕괴에 의해 형성 될 수있는 초대형 블랙홀 일 수 있음을 의미했다.
Smith는 두 시나리오 모두에 대해 시뮬레이션을 실행했으며 스타 클러스터 시나리오는 "관측 적으로 실패했습니다"라고 Smith는 직접 축소 블랙홀 모델이 잘 수행했다고 말했습니다.
또한 올해 초 연구자들은 Chandra X-ray Observatory, Hubble Space Telescope 및 Spitzer Space Telescope의 결합 된 데이터를 사용하여 가능한 블랙홀 시드를 식별했습니다. 그들은 두 가지 물체를 발견했는데, 둘 다 적외선 데이터의 이론적 프로파일과 일치했습니다. (여기서 신문을 읽으십시오.)
스미스는 쿼사 씨 문제와 초기 블랙홀 수수께끼를 해결 한 데 대해 천문학 자들이“이 모델에 수렴하고있는 것 같다”고 말했다.
계속 지켜봐 주시기 바랍니다.
Bromm, Loeb 및 Smith의 연구는 왕립 천문 학회 월간지에 게재됩니다.
출처 :
RAS, Harvard-Smithsonian CfA, 올해 초 NASA의 직접적인 붕괴 블랙홀 탐지를위한 보도 자료.
