الفلك

ماذا لو لم يكن لدى مجرتنا SMBH؟

ماذا لو لم يكن لدى مجرتنا SMBH؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

من وجهة نظري ، يُعتقد أن كل مجرة ​​كبيرة تقريبًا وخاصة المجرات الحلزونية بها ثقوب سوداء فائقة الكتلة (SMBH's) في المركز. أيضًا ، مما قرأته ، لم يعد وجود SMBH مطلوبًا لوجود مجرة ​​منذ ذلك الحين وبمصطلحات عامة الناس، فإن المادة الموجودة داخل مجرة ​​مثل السحب الغازية وتشكيل النجوم ستحافظ على جاذبيتها تحت السيطرة.

إذا كنت على صواب أو حتى مخطئ ، فهل سيكون هناك فرق كبير إذا لم يكن لدى مجرتنا SMBH في المركز؟ هل هي كبيرة بما يكفي لوجود اختلافات ملحوظة حتى هنا على الأرض؟


الثقب الأسود الهائل (SMBH) في مركز مجرة ​​درب التبانة (MW) - المسمى Sgr A * [Sagittarius A-star] - ليس له تأثير مباشر على مجرتنا. كتلته ليست سوى بضعة ملايين من الكتلة الشمسية ، وإذا أزلته $ ^ dagger $ ، فإنه سيؤثر فقط على معظم النجوم المركزية ، والتي ستستمر فجأة في مسارات مستقيمة عبر MW. يكاد يكون من المؤكد أن هذه النجوم لن تصطدم بأي نجوم أخرى أو شيء من هذا القبيل (بما أن النجوم متباعدة حقًا) ، لكن بعضها لديه سرعات عالية بما يكفي حتى يتمكنوا من الهروب من MW.

إذا لم يكن Sgr A * موجودًا لتبدأ به ، فقد تبدو الأمور مختلفة قليلاً. يبدو أن هناك علاقة بين كتلة SMBH في المجرة وسرعة تشتت النجوم في انتفاخها المركزي ؛ ما يسمى بعلاقة M-sigma. لذا فإن MW بدون Sgr A * يعني مركزًا أكثر ترتيبًا. يقع نظامنا الشمسي في القرص ، بعيدًا عن المركز ، وهذا دليل على أن SMBHs لها تأثير ضئيل على القرص (Gebhardt et al. 2001). ومع ذلك ، في مرحلتها المبكرة (كنواة مجرة ​​نشطة) ، تسبب لمعانها الشديد رياحًا مجرية فائقة تنفجر الغاز وقد تطفئ تشكل النجوم (Tombesi et al. 2015).

$ ^ {^ dagger} $تُترك إزالة SMBH من درب التبانة كتدريب للقارئ.


ماذا حدث للمادة المظلمة لهذه المجرة؟

في عام 2018 ، استخدم علماء الفلك هابل لمراقبة مجرة ​​قريبة نسبيًا ووجدوا أنها تمثل لغزًا محيرًا: يبدو أنها تحتوي على القليل من المادة المظلمة أو لا تحتوي على مادة مظلمة.

كان هذا غريبًا جدًا لدرجة أنهم قرروا المتابعة للتأكد من أن نتائجهم منطقية. لذلك أخذوا المزيد من ملاحظات هابل - أ كثيرا أكثر - وتعمق اللغز فقط. يبدو أن لديها حتى أقل المادة المظلمة مما كانوا يعتقدون في الأصل.

المزيد من علم الفلك السيئ

هذا غير متوقع وغريب. لماذا لا تحتوي هذه المجرة على ميزة تمتلكها كل مجرة ​​أخرى؟

يبدو أن المجرة القزمة فائقة الانتشار NGC 1052-DF2 ، التي تظهر هنا باستخدام هابل ، تحتوي على القليل من المادة المظلمة أو لا تحتوي على الإطلاق. ليس من الواضح كيف حدث هذا. الائتمان: NASA ، ESA ، STScI ، Zili Shen (Yale) ، Pieter van Dokkum (Yale) ، Shany Danieli (IAS) ، معالجة الصور: Alyssa Pagan (STScI)

حسنًا ، للبدء ، تسمى المجرة NGC 1052-DF2 (لنطلق عليها اختصارًا DF2) واكتشفت في عام 2000. تقع بالقرب من المجرة الإهليلجية الأكبر والأكثر إشراقًا NGC 1052 في السماء ، ووجد أنها قريبة فعليًا إليها أيضًا.

DF2 خافت ومنتشر للغاية (منتشر للغاية ، في الواقع ، يمكنك رؤية المجرات الخلفية من خلاله مباشرة). بالنظر إلى المسافة الأولية المقاسة بحوالي 65 مليون سنة ضوئية منا ، فإن ذلك يجعلها مجرة ​​قزمة ولكنها كبيرة الحجم ، يبلغ عرضها حوالي 20 ألف سنة ضوئية.

بدأت الغرابة عندما أظهرت بعض ملاحظات هابل القصيرة أن لديها عدة مجموعات كروية حولها ، مجموعات ضخمة من مئات الآلاف من النجوم. تدور هذه العناقيد حول المجرات ، وتعتمد السرعة التي تدور حولها على كتلة المجرة ، وتعني الكتلة الأكبر مزيدًا من الجاذبية ومدارات أسرع.

قام علماء الفلك بقياس سرعات المجموعات باستخدام تلسكوب كيك الهائل ، ووجدوا كتلة لـ DF2 تبلغ حوالي 200 مليون ضعف كتلة الشمس ، ولا تزيد عن 300.

هنا حيث يصبح الأمر غريبًا حقًا: لقد نظروا أيضًا إلى الضوء المرئي القادم من المجرة. بافتراض أن كل ذلك يأتي من النجوم (وهو افتراض جيد جدًا) فإنها تحصل أيضًا على كتلة… 200 مليون ضعف كتلة الشمس.

لكن. نحن نعلم أن المجرات محاطة بهالة من الأشياء غير المرئية نسميها المادة المظلمة ، وأن هذا يفوق عمومًا الأشياء المرئية بعامل خمسة أو نحو ذلك. هذا ليس هو الحال مع DF2. بافتراض أنهم حصلوا على كل شيء بشكل صحيح ، فإن مجموع كتلة المجرة حوالي أو لا تزيد عن مرئي كتلة. هذا يعني أنه يحتوي على مادة مظلمة قليلة جدًا أو لا يحتوي على مادة مظلمة.

وهذا أمر غريب حقًا.

كما يحدث ، هناك مخرج: إذا حصلوا على المسافة بشكل خاطئ ، يمكن إصلاح هذا الموقف. إذا كانت أقرب بكثير إلينا من 65 مليون سنة ضوئية ، لنقل حوالي 42 مليون سنة ضوئية ، إذن المجرة ليس كذلك بالسطوع كما نعتقد ، تنخفض الكتلة المرئية ولكن الإجمالي لا ينخفض ​​، وهذا يعني ذلك يفعل لها هالة من المادة المظلمة. في الواقع ، باستخدام نفس بيانات هابل ، قام بعض علماء الفلك الآخرين بحساب مسافة أقرب بكثير من المجرة. إذن من على حق؟

لمعرفة ذلك ، حصلوا على المزيد من ملاحظات هابل. في المرة الأولى التي لاحظوا فيها المجرة تعرضوا ل 4500 ثانية من التعريض. هذه المرة ، على الرغم من ذلك ، تعمقوا ، وحصلوا على ما يقرب من المجموع 90,000 ثواني ، ما يقرب من 25 ساعة ، 20 مرة من التعرض الأول.

المجرة NGC 1052-DF2 (على اليسار) مع لقطة مقرّبة تُظهر نجومًا منفردة فيها ، بما في ذلك العمالقة الحمراء التي تُستخدم للحصول على المسافة. الائتمان: NASA ، ESA ، STScI ، Zili Shen (Yale) ، Pieter van Dokkum (Yale) ، Shany Danieli (IAS) ، معالجة الصور: Alyssa Pagan (STScI)

وأظهرت الصور نجومًا أكثر خفوتًا ، بما في ذلك الكثير من النجوم التي تسمى العمالقة الحمراء. هذه نجوم مثل الشمس لكنها تقترب من نهاية حياتها. عندما ينفد وقود الهيدروجين في قلبها ، فإنها تتضخم وتبرد. في النهاية يبدأون في دمج الهيليوم ، مما يجعلها تتقلص قليلاً وتسخن. جمال هذا هو أن سطوع هذه النجوم هو نفسه عندما تتحول إلى اندماج الهيليوم ، مما يجعلها مؤشرات مسافة كبيرة. نحن نعلم مدى سطوعها حقًا عندما يحدث هذا ، لذلك من خلال قياس سطوعها الظاهري ، يمكن العثور على المسافة إلى النجوم (والمجرة التي توجد فيها).

إليكم الجزء الممتع حقًا: لقد نظروا إلى 5400 من العمالقة الحمراء في المجرة للحصول على المسافة ، والقياس الجديد يضع NGC 1052-DF2 على بعد حوالي 72 مليون سنة ضوئية منا ، حتى أكثر بعدًا من ذي قبل!

هذا يجعل الأمور أسوأ. هذا يعني أن السطوع الكلي للمادة المرئية في المجرة أعلى (لأنها أبعد مما كنا نظن) وهكذا محتوى المادة المظلمة أقل من ذلك.

إذا قبلنا أن المجرة تقع حقًا على هذه المسافة ، فمن الصعب حقًا فهم سبب عدم احتوائها على مادة مظلمة. هناك بعض الفرضيات حول كيفية تشكل مجرة ​​قزمة خالية من المادة المظلمة ، لكنها تتطلب بعض الشروط الخاصة. أحدها أنه يتشكل بالقرب من مجرة ​​أكبر بكثير يمكنها تجريد الهالة منها. كما يحدث ، فإن NGC 1052 قريبة جدًا من DF2 ، لذلك من المحتمل أن هذا ما حدث.

في النهاية ، تعمق هذه الصور الجديدة من هابل المشكلة. من المحتمل أن سرعات المجموعة الكروية التي تم قياسها للحصول على الكتلة الكلية للمجرة كانت متوقفة بشكل كافٍ لدرجة أن كتلة المادة المظلمة المحسوبة خاطئة ، لكن هذا لم يتم تغطيته بواسطة هذه الصور الجديدة. ربما يمكن أن تؤدي المزيد من الملاحظات من التلسكوبات الأرضية إلى تشديد ذلك.

اعتبر هذا الأمر برمته تحديثًا ، فصلًا في الرواية الغامضة يقدم مزيدًا من المعلومات ولكن لا يبدو أنه يساعد في تعزيز السرد بخلاف رفض الرنجة الحمراء. ممتع ، ولكن لا يزال هناك الكثير من الفصول لنذهب إليها.


اندلع مؤخرًا الثقب الأسود الهائل في مجرتنا ... ولا نعرف السبب

يوجد ثقب أسود في المركز الدقيق لمجرتنا درب التبانة. وليس فقط أي ثقب أسود ، ولكن أ كبير الأول ، ما نسميه بالثقب الأسود الهائل. في أكثر من 4 مليون ضرب كتلة الشمس ، نعم ، الاسم مناسب.

عادة ما يكون الجو هادئًا جدًا ، ولكن في مايو 2019 ، اندلع ، مما أدى إلى تفجر وهج مرعب للغاية (ملاحظة: نحن لسنا في خطر على الإطلاق ، نظرًا لأنه يبعد 26000 سنة ضوئية!) كما شاهد علماء الفلك.

السؤال هو لماذا؟ حسنًا ، أنت تعرفني الآن: دعني أقدم لك القليل من الخلفية أولاً.

نعتقد أن كل مجرة ​​كبيرة بها SMBH (كما يسمي أولئك الذين يعرفون الثقوب السوداء فائقة الكتلة) ، تتراوح من بضعة ملايين إلى العديد المليارات من أضعاف كتلة الشمس. تتشكل هذه الوحوش جنبًا إلى جنب مع المجرة ، ويمكن أن يؤثر كلاهما على نمو وسلوك الآخر.

في بعض المجرات ، يسقط الغاز والغبار في المركز ، ويغذي الثقب الأسود. تشكل المادة قرصًا ضخمًا ، يبلغ عرضه أحيانًا مئات السنين الضوئية. بالقرب من المركز ، يقوم الاحتكاك بتسخين القرص إلى درجات حرارة لا تصدق ، لذلك يتوهج بشدة ، ويصبح مضيئًا لدرجة أنه يمكن أن يتفوق على مئات المليارات من النجوم في المجرة نفسها!

تلك تسمى المجرات النشطة، ومن حسن الحظ أن مجرة ​​درب التبانة ليست من بينهم. نحن ندعو لنا هامد، مما يعني أنه لا يفجر إشعاعنا. لكن هذا لا يعني أنه في الواقع هادئ ...

يراقب علماء الفلك بشكل روتيني ثقبنا الأسود الهائل ، والذي يسمى Sgr A * (يُنطق حرفياً "Sagittarius A star" (الجزء "النجم" لأسباب تاريخية) ، أو أحيانًا "Saj A star" باختصار). لدينا ملاحظات عنه تعود إلى عقود.

في مايو 2019 ، كان فريق من علماء الفلك يستخدم تلسكوب Keck الذي يبلغ طوله 10 أمتار لمراقبة Sgr A * في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، خارج ما يمكن أن تراه أعيننا (بأطوال موجية 1.64 و 2.12 ميكرون ، حيث يكون الضوء الأكثر احمرارًا الذي يمكن أن تراه أعيننا هو حوالي 0.75 ميكرون). ما رأوه في بياناتهم كان مذهلاً: اندلع توهج كبير جدًا من الثقب الأسود. لقد التقطوها لأنها كانت تتلاشى بالفعل ، للأسف ، لكنها كانت لا تزال مشرقة ، كما تظهر هذه الرسوم المتحركة:

قف! يمكنك رؤية التوهج قيد التقدم بالفعل ، ويتلاشى خلال بضع ساعات فقط. كان هذا هو ألمع توهج يمكن رؤيته على الإطلاق عند هذه الأطوال الموجية ، في الواقع. انخفض سطوعه بمعامل 75 في غضون ساعتين فقط ، وانخفض عند نقطة واحدة بمعامل 9 في فقط دقيقتين.

لقد أجريت القليل من الرياضيات ، ووجدت أن هذا التوهج تقريبًا ، في ألمعها ، قد انتهى 2,000 أكثر سطوعًا من الشمس عند هذا الطول الموجي - واعتنوا بك ، لقد التقطوها بعد بلغ ذروته ، لذلك ليس من الواضح مدى سطوعه بالفعل.

تظهر الصور التي تم التقاطها للثقب الأسود الهائل لمجرة درب التبانة باستخدام تلسكوب كيك في مايو 2019 أنه يتلاشى بعد توهج الأشعة تحت الحمراء الساطع (الصف العلوي). مخطط السطوع (تشير الدوائر الحمراء في الصف السفلي إلى الأوقات التي تم فيها التقاط الصور في الصف العلوي) أنها باهتة بمقدار 5 مقادير تقريبًا ، أي حوالي عامل 75 في السطوع. الائتمان: Do et al.

من المعروف أن Sgr A * يتقلب قليلاً ، لذلك نظر علماء الفلك في هذه الملاحظات إحصائيًا لمقارنتها مع الملاحظات السابقة ، ووجدوا أن احتمالات حدوث هذا التوهج تمامًا مثل التذبذب العشوائي منخفضة للغاية ، مثل 1 في 2000. لذلك يبدو أن شيئًا غير عادي حدث في الثقب الأسود ، شيئًا مختلفًا ، تسبب في اشتعاله بهذا الشكل الساطع.

حسنًا ، هناك زوجان من المشتبه بهم.

Sgr A * ليس وحيدًا في مركز مجرتنا. لسبب واحد ، هناك عدد غير قليل من النجوم التي تدور حول وحش مجرتنا درب التبانة. يستغرق معظمها عقودًا للدوران حوله مرة واحدة ، لكن واحدًا ، يسمى S2 ، يقترب من أي نجم آخر معروف (إنه النجم الموجود فوق Sgr A * مباشرة في الفيديو). كل 16 عامًا ، يسقطه مداره الإهليلجي على بعد 20 مليار كيلومتر فقط من SMBH. من منظور الإنسان ، هذا طريق طويل - حوالي أربعة أضعاف مسافة نبتون من الشمس - لكن جاذبية Sgr A * قوية للغاية لدرجة أنها تسرع هذا النجم إلى 7650 كيلومترًا في الثانية عند أقرب نقطة له. هذه 2٪ من سرعة الضوء!

كان التمرير الأخير في العام الماضي فقط ، في مايو 2018. لاحظ الفلكيون ذلك باهتمام لعدد من الأسباب ، كان أحدها التحقق من بعض التنبؤات الغريبة لنظرية النسبية لأينشتاين (والتي جاءت بطبيعة الحال بألوان متطايرة). على الرغم من أن كل هذا كان رائعًا جدًا ، فمن الممكن أن يكون هذا التوهج الأخير مرتبطًا بطريقة ما بـ S2. إنه نجم ضخم ، ومثل هذه النجوم تهب رياحًا من الجسيمات دون الذرية ، تمامًا مثل الرياح الشمسية ولكنها أكثر كثافة. إذا كانت الرياح كثيفة بدرجة كافية ، وسقطت في الثقب الأسود ، فربما يكون هذا هو سبب التوهج…؟ ومع ذلك ، نظر علماء الفلك في ذلك وقرروا أنه من غير المحتمل أن تكون رياح S2 قوية بما يكفي لإحداث مثل هذا التوهج الكبير.

من المحتمل أيضًا أن يكون المرور القريب للنجم قد تسبب في اضطراب بعض الغازات حول Sgr A * ، مما تسبب في سقوط كمية كبيرة بشكل غير عادي. ربما يصعب تحديد ذلك في غضون 15 عامًا ، بعد المرور التالي ، سنكون قادرين على انظر ما إذا كان هذا سيحدث مرة أخرى.

الشخصية المشبوهة الأخرى هي كائن يسمى G2 ، ولكي نكون صادقين ، لا أحد يعرف ما هو بالضبط. كان يُعتقد في البداية أنها سحابة غبار ، لأنها تعطي إشارة مماثلة للضوء في الأشعة تحت الحمراء. يتحرك حول Sgr A * على مدار 260 عامًا ، وفي عام 2014 قشر قريبًا جدًا من الثقب الأسود ، حيث مر عليه بحوالي 30 مليار كيلومتر فقط. هذا قريب بما يكفي لدرجة أن سحابة غبار صغيرة كان يجب أن تمزقها المد والجزر من SMBH ... ولكن يبدو أنها نجت من المواجهة! لذلك قد تكون سحابة بها نجمة صغيرة في المنتصف ، مما يجعلها متماسكة. فكرة أخرى هي أنها بدأت الحياة كنجم ثنائي ضيق ، وفي وقت ما في الماضي تسببت المواجهات المتكررة مع Sgr A * في اندماج النجمين. هذا من شأنه أيضا أن ينفخ الكثير من الغبار.

في كلتا الحالتين ، إذا كان G2 عبارة عن مادة تتساقط ، فقد يدور أيضًا حول الثقب الأسود على مسار مماثل. إذا سقطت كتلة أكبر من هذه الأشياء على Sgr A * (ربما بسبب S2؟) فسيكون ذلك مرشحًا لمصدر التوهج.

هناك احتمالات أخرى ، مثل سقوط كويكب أو مذنب من نظام نجمي يسقط في الثقب الأسود ، فإن الجاذبية ستمزقه ، وتقذف بعض المواد بعيدًا بينما تلتهم الباقي. هذا أيضا يمكن أن يسبب توهج مشرق.

سألاحظ أن التوهجات في أطوال موجية أخرى قد شوهدت في الماضي في الأشعة السينية ، وهناك توهجات لا تصدق ، بعضها يخلق قفزات بعامل 100000 في لمعان الأشعة السينية القادمة من Sgr A *! يحدث هذا عادةً عدة مرات في كل قرن ويستمر لبضع سنوات. قبل بضعة أيام فقط اكتشف القمر الصناعي Neil Gehrels Swift توهجًا كبيرًا في الأشعة السينية من Sgr A * ، حيث انطلق أكثر من 30 مرة من الشمس مجموع خرج الطاقة عبر الطيف الكهرومغناطيسي. تم اكتشاف العديد من التوهجات الأصغر الأخرى بواسطة Swift مؤخرًا أيضًا. قد تكون هذه مرتبطة بحدث الأشعة تحت الحمراء في مايو. أو قد لا يكونون كذلك. نحن فقط لا نعرف.

لذلك ليس من الواضح سبب حدوث ذلك ، أو متى سيحدث مرة أخرى. لذا ، فإن الشيء الوحيد الذي يجب فعله هو مراقبة الثقب الأسود ، إذا جاز التعبير ، ومواصلة مراقبته. لسوء الحظ ، نقترب بسرعة من الوقت من العام الذي تمر فيه الشمس عبر القوس ، مما يجعل مثل هذه الملاحظات مستحيلة. سيتعين علينا فقط الانتظار بضعة أشهر قبل البدء مرة أخرى. نأمل ، إذا قرر Sgr A * إطلاق نوبة غضب مرة أخرى ، فسوف ينتظر منا حتى نتمكن من رؤيته.


يرى علماء الفلك أدلة على تشكل الثقوب السوداء الهائلة بشكل مباشر في الكون المبكر

يصعب شرح الثقوب السوداء فائقة الكتلة (SMBH). يُعتقد أن هذه التفردات الهائلة تقع في مركز كل مجرة ​​كبيرة (مجرتنا درب التبانة بها واحدة) ولكن وجودها هناك أحيانًا يتحدى التفسير السهل. بقدر ما نعلم ، تتشكل الثقوب السوداء عندما تنهار النجوم العملاقة. لكن هذا التفسير لا يناسب جميع الأدلة.

تقوم نظرية الانهيار النجمي بعمل جيد في تفسير معظم الثقوب السوداء. في هذه النظرية ، يبدأ نجم أكبر بخمس مرات على الأقل من شمسنا في نفاد الوقود بالقرب من نهاية حياته. نظرًا لأن الضغط الخارجي للانصهار النووي للنجم هو ما يدعمه ضد الجاذبية الداخلية من كتلته ، يجب أن يعطي شيئًا ما عند نفاد الوقود.

يتعرض النجم لانفجار مفرط نوفا ، ثم ينهار على نفسه. ما تبقى هو الثقب الأسود. يعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن SMBHs تبدأ بهذه الطريقة ، وتنمو إلى أحجامها الهائلة من خلال & # 8216feeding & # 8217 بشكل أساسي في مسألة أخرى. تتضخم في الحجم ، وتجلس في مركز جاذبيتها نوعًا ما مثل العنكبوت الذي يسمن في منتصف شبكته.

تكمن مشكلة هذا التفسير في أن حدوثه يستغرق وقتًا طويلاً.

يُظهر انطباع هذا الفنان محيط الثقب الأسود الهائل ، وهو نموذجي لتلك الموجودة في قلب العديد من المجرات. الثقب الأسود نفسه محاط بقرص تراكم لامع من مادة شديدة السخونة ، وحلقة مغبرة. غالبًا ما تكون هناك أيضًا نفاثات عالية السرعة من المواد المقذوفة عند أقطاب الثقب الأسود والتي يمكن أن تمتد لمسافات شاسعة في الفضاء. ائتمان الصورة: بواسطة ESO / L. Calçada & # 8211 ESO website، CC BY 4.0، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟

هناك في الكون ، لاحظ العلماء وجود خلايا SMBH قديمة. في مارس من هذا العام ، أعلنت مجموعة من علماء الفلك اكتشاف 83 SMBHs القديمة جدًا لدرجة أنها تتحدى فهمنا. في عام 2017 اكتشف علماء الفلك ثقبًا أسود كتلته 800 مليون شمسي تشكل بالكامل بعد 690 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. لقد ظهرت إلى الوجود في الأيام الأولى للكون ، قبل أن يكون هناك وقت للنمو إلى أشكالها فائقة الضخامة.

العديد من هذه الثنائيات الصغيرة والمتوسطة الحجم أكبر بمليارات المرات من كتلة الشمس. هم & # 8217re في مثل هذه التحولات الحمراء العالية ، بحيث يجب أن يكونوا قد تشكلوا في أول 800 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. لكن هذا & # 8217s ليس وقتًا كافيًا لنموذج الانهيار النجمي لشرحها. السؤال الذي يواجه علماء الفيزياء الفلكية هو ، كيف أصبحت تلك الثقوب السوداء كبيرة جدًا في وقت قصير جدًا؟

يعتقد زوجان من الباحثين في جامعة ويسترن في أونتاريو ، كندا ، أنهم اكتشفوا ذلك. لديهم نظرية جديدة تسمى & # 8216 الانهيار المباشر & # 8217 التي تشرح هذه SMBHs القديمة بشكل لا يصدق.

حملت ورقتهم عنوان & # 8220 The Mass Function of Supermassive Black Holes in the Direct-collapse Scenario & # 8221 وتم نشرها في مجلة Astrophysical Journal Letters. المؤلفان هما شانتانو باسو وأربان داس. يعد باسو خبيرًا معترفًا به في المراحل الأولى من تكوين النجوم وتطور قرص الكواكب الأولية. كما أنه أستاذ علم الفلك في الجامعة الغربية. داس أيضًا من القسم الغربي للفيزياء وعلم الفلك.

يقع SMBH في صورة تلسكوب سوبارو هذه على بعد 13.05 مليار سنة ضوئية من الأرض. لقد شكلت هذه الثقوب الصغيرة القديمة تحديًا في فهمنا لكيفية تشكل الثقوب السوداء. حقوق الصورة: المرصد الفلكي الوطني الياباني (NAOJ).

تقول نظرية الانهيار المباشر الخاصة بهم أن الثقوب السوداء القديمة الضخمة تشكلت بسرعة كبيرة في فترات زمنية قصيرة جدًا. ثم فجأة توقفوا عن النمو. طوروا نموذجًا رياضيًا جديدًا لشرح هذه الثقوب السوداء القديمة سريعة التكوين. يقولون أن حد إدينجتون ، وهو توازن بين القوة الإشعاعية الخارجية للنجم وقوة الجاذبية الداخلية ، يلعب دورًا.

في هذه الثقوب السوداء المنهارة بشكل مباشر ، ينظم حد إدينجتون نمو الكتلة ، ويقول الباحثون إن هذه الثقوب السوداء القديمة يمكن أن تتجاوز هذا الحد بمقدار ضئيل ، فيما يسمونه التراكم الفائق إدينجتون. ثم توقف إنتاجها بسبب الإشعاع الناتج عن النجوم الأخرى والثقوب السوداء.

& # 8220 لم يكن للثقوب السوداء الهائلة سوى فترة زمنية قصيرة حيث كانت قادرة على النمو بسرعة ثم في مرحلة ما ، بسبب كل الإشعاع في الكون الناتج عن الثقوب السوداء والنجوم الأخرى ، توقف إنتاجها ، & # 8221 يشرح باسو في بيان صحفي. & # 8220 هذا & # 8217 سيناريو الانهيار المباشر. & # 8221

& # 8220: هذا دليل رصدي غير مباشر على أن الثقوب السوداء تنشأ من الانهيارات المباشرة وليس من بقايا النجوم ، & # 8221 قال باسو.

تقدم هذه النظرية الجديدة تفسيرًا فعالًا لما كان يمثل مشكلة شائكة في علم الفلك لبعض الوقت. يعتقد باسو أنه يمكن استخدام هذه النتائج الجديدة مع الملاحظات المستقبلية لاستنتاج تاريخ تكوين الثقوب السوداء الضخمة للغاية التي كانت موجودة في أوقات مبكرة جدًا في كوننا.


استكشاف الكون الذي لم يكن كذلك

رسم توضيحي لأكوان متعددة ومستقلة ، منفصلة سببيًا عن بعضها البعض في. [+] المحيطات الكونية الآخذة في التوسع ، هي تصوير واحد لفكرة الكون المتعدد. قد توجد أو لا توجد أكوان أخرى لها خصائص مختلفة عن خصائصنا ، ولكن إذا كانت بعض الخصائص مختلفة قليلاً ، فلن يكون وجودنا مقبولاً.

قبل 13.8 مليار سنة ، بدأ ما نعرفه اليوم بكوننا بالانفجار العظيم الساخن. مليئة بالمادة والمادة المضادة والإشعاع بطريقة موحدة تقريبًا ، تمدد وانجذب في توازن مثالي تقريبًا. مع برودة الكون ، تلاشت المادة والمادة المضادة ، تاركة وراءها كمية ضئيلة للغاية من المادة. بعد 9.2 مليار سنة ، بدأ ما سيصبح نظامنا الشمسي بالتدريج من سحابة منهارة من الغاز الجزيئي ، وبعد 4.55 مليار سنة أخرى أو نحو ذلك ، نشأت البشرية لأول مرة على كوكب الأرض.

عندما ننظر إلى الكون من منظورنا هنا والآن ، فإننا نحصل فقط على لمحة سريعة عن الوجود ، محددة بخصائص الضوء والجسيمات وموجات الجاذبية التي نلاحظها في لحظة وصولها. استنادًا إلى كل ما رأيناه ، جنبًا إلى جنب مع نظرياتنا وأطرنا ونماذجنا التي تعكس اندماج تلك الملاحظات مع القوانين الأساسية للفيزياء ، توصلنا إلى فهم الكون من حولنا. ولكن إذا كانت الأشياء مختلفة قليلاً فقط ، لكان كوننا مختلفًا بشكل كبير. فيما يلي خمسة أشياء يمكن أن تحدث لتغيير مسار تاريخنا الكوني المشترك.

عالمنا ، من الانفجار العظيم الحار حتى يومنا هذا ، خضع لقدر هائل من النمو و. [+] التطور ، ويستمر في القيام بذلك. كان الكون المرئي بأكمله بحجم كرة قدم تقريبًا منذ حوالي 13.8 مليار سنة ، لكنه توسع ليصبح كذلك

46 مليار سنة ضوئية في دائرة نصف قطرها اليوم. يجب أن يكون الهيكل المعقد الذي نشأ قد نما من عيوب البذور في وقت مبكر.

1.) ماذا لو كان الكون متجانسًا تمامًا عند ولادته؟ هذا ليس شيئًا يحظى بتقدير كبير: الكون ، كما نعرفه ، لا يمكن أن يولد بسلاسة تامة. إذا كان لدينا قدر متساوٍ تمامًا من المادة والمادة المضادة والإشعاع في كل مكان ، وفي جميع المواقع في الفضاء ، وبالعودة إلى اللحظات الأولى للانفجار العظيم الساخن ، فإن كل نقطة في الكون ستشهد نفس الشيء قوة الجاذبية تسحبها في كل الاتجاهات. بعبارة أخرى ، تعتمد فكرة نمو الجاذبية والانهيار على عيب أولي تنمو منه. بدون البذرة ، لا يمكنك الحصول على النتيجة النهائية المرغوبة ، مثل نجم أو مجرة ​​أو شيء أكبر.

الأمل الوحيد الذي كنا نتمتع به ينبع من الطبيعة الكمومية للكون. لأن لدينا عمليات كمية لا يمكن تجنبها:

  • عدم اليقين المتأصل في مواقف وعزم الجسيمات ،
  • عدم اليقين المتأصل بين الطاقة في النظام ومقدار الوقت الذي يمر ،
  • وقواعد الاستبعاد التي تمنع جسيمات معينة من احتلال حالات كمومية متطابقة ،

الحقيقة غير المفلترة وراء المغناطيسية البشرية واللقاحات و COVID-19

شرح: لماذا سيكون "قمر الفراولة" لهذا الأسبوع منخفضًا جدًا ومتأخرًا جدًا ومضيئًا جدًا

كوكب المريخ والزهرة والقمر "Super Solstice Strawberry Moon" يتلألأ في الشفق: ما يمكنك رؤيته في سماء الليل هذا الأسبوع

ستظهر بعض العيوب تلقائيًا حتى لو لم تكن موجودة في البداية.

نظرًا لأن أقمارنا الصناعية قد تحسنت في قدراتها ، فقد استجابت بمقاييس أصغر ، والمزيد من التردد. [+] نطاقات ، واختلافات أصغر في درجات الحرارة في الخلفية الكونية الميكروية. توفر عيوب درجة الحرارة بذور تكوين البنية بدونها ، وستنشأ العيوب الوحيدة من التأثيرات الكمية ، وستكون كذلك

وكالة ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية ونتائج 2018 COBE و WMAP و PLANCK TEAMS PLANCK. السادس. مجموعة معلمات مستحضرات التجميل (2018)

من خلال هذه العمليات الكمومية ، تتوقع أن تظهر العيوب الأولية عند مستوى 1-جزء في 10 35 ، وهو صغير للغاية. للمقارنة ، وفقًا للملاحظات ، وُلد كوننا بعيوب تظهر على مستوى جزء واحد في 30000. على الرغم من أن هذا أيضًا صغير ، إلا أنه ضخم للغاية مقارنة بالتقلبات الكمية الصغيرة الموجودة اليوم: أكثر من 30 مرة من الحجم أكبر.

بناءً على الطريقة التي تنمو بها العيوب في الكون ، فقد استغرق الأمر مكانًا ما حوله

100 مليون سنة لأكبر التقلبات الأولية التي بدأ بها الكون لتشكيل النجوم الأولى. إذا ولد الكون بتقلبات كانت جزءًا من 10000000 بدلاً من ذلك ، فمن المحتمل جدًا أننا نشكل النجوم الأولى فقط الآن يستغرق نمو الجاذبية وقتًا طويلاً جدًا ما لم تبدأ من بذرة كبيرة إلى حد كبير. إذا وُلد كوننا تمامًا وموحدًا تمامًا ، فلن يكون هناك بنية ولا نجوم ولا تفاعلات كيميائية مثيرة للاهتمام يمكن التحدث عنها في أي مكان في الكون.

هناك مجموعة كبيرة من الأدلة العلمية التي تدعم توسع الكون والانفجار العظيم. . [+] في كل لحظة عبر تاريخنا الكوني لأول مرة

6 مليارات سنة ، تمت موازنة معدل التوسع وكثافة الطاقة الإجمالية بدقة ، مما يمكّن كوننا من الاستمرار وتشكيل هياكل معقدة. كان هذا التوازن ضروريًا.

2.) ماذا لو كان معدل التمدد وتأثيرات الجاذبية أقل توازناً بشكل مثالي؟ هذا واحد صعب بعض الشيء. عادة ما نفكر في الكون على أنه مكان مستقر إلى حد ما ، ولكن هذا فقط بسبب وجود شيئين متوازنين جيدًا لفترة طويلة: معدل تمدد الكون وتأثيرات التباطؤ لكل المادة والإشعاع في كون. اليوم ، لا يتطابق هذان التأثيران ، ولهذا نقول إن توسع الكون يتسارع.

6 مليارات سنة من تاريخ الكون ، لم يتطابقوا فقط ، بل تطابقوا جيدًا تمامًا بحيث لا يمكن اكتشاف ما نعرفه على أنه طاقة مظلمة تمامًا ، حتى لو طورت حضارة فضائية محتملة الأدوات الدقيقة التي نستخدمها اليوم لقياس كون. كلما عدت بالزمن بعيدًا ، كلما أصبحت الطاقة المظلمة أقل أهمية بالنسبة للمادة والإشعاع. ويمكننا أن نعود ليس فقط بلايين السنين ، ولكن إلى الوراء إلى أول جزء صغير من الثانية بعد الانفجار العظيم الساخن.

إذا كان الكون يحتوي على كثافة مادة أعلى بقليل (أحمر) ، فسيكون مغلقًا ويكون كذلك. [+] تم التراجع بالفعل إذا كانت الكثافة أقل قليلاً (وانحناء سلبي) ، لكانت قد توسعت بشكل أسرع وأصبحت أكبر بكثير. لا يقدم الانفجار العظيم ، من تلقاء نفسه ، أي تفسير لماذا يوازن معدل التوسع الأولي في لحظة ولادة الكون بين كثافة الطاقة الإجمالية بشكل مثالي ، ولا يترك مجالًا للانحناء المكاني على الإطلاق وكونًا مسطحًا تمامًا. يبدو كوننا مسطحًا مكانيًا تمامًا ، مع كثافة الطاقة الإجمالية الأولية ومعدل التوسع الأولي الذي يوازن بعضهما البعض إلى ما لا يقل عن 20+ رقمًا مهمًا.

برنامج نيد رايت التعليمي لعلم الكونيات

هنا ، يمكننا أن نجد كل المواد والطاقة التي لدينا في الكون اليوم مضغوطة في منطقة أصغر بكثير من الفضاء. في ذلك الوقت ، لم يكن الكون أكثر سخونة وكثافة فحسب ، بل تمدد بسرعة أكبر بكثير مما هو عليه اليوم. في الواقع ، تتمثل إحدى طرق تصور الكون المتوسع في التعامل معه على أنه سباق: بين معدل التمدد الأولي - مهما كان هذا المعدل ، وماذا حدث عند حدوث الانفجار العظيم الساخن لأول مرة - والتأثيرات الكلية لكل المادة ، والمادة المضادة ، والنيوترينوات ، والإشعاع ، وما إلى ذلك ، الموجودة.

الأمر اللافت للنظر هو عندما نفكر في مدى التوازن المثالي بين هاتين الكميتين. اليوم ، تبلغ كثافة الكون حوالي 1 بروتون لكل متر مكعب من الفضاء. لكن في وقت مبكر ، كانت كثافته تشبه إلى حد بعيد كوينتيليونات من الكيلوجرامات لكل سنتيمتر مكعب من الفضاء. إذا كنت ستزيد هذه الكثافة أو تنقصها بنسبة 0.00000000001٪ فقط ، فسيكون للكون:

  • تنهار على نفسها ، وتنتهي بأزمة كبيرة بعد أقل من ثانية واحدة ، في حالة حدوث زيادة ،
  • أو تتمدد بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن لأي بروتونات أو إلكترونات أن تجد بعضها البعض لتكوين حتى ذرة واحدة في الكون ، في حالة النقصان.

هذا التوازن المذهل ، إلى جانب الحاجة إليه ، يسلط الضوء على مدى خطورة وجودنا في هذا الكون.

تأتي الكواركات والإلكترونات بأعداد أكبر قليلاً من الكواركات المضادة والبوزيترونات. بشكل كامل. [+] يدمر الكون المتماثل والمادة والمادة المضادة تاركًا أثرًا وكميات متساوية من كليهما. لكن في كوننا ، تهيمن المادة ، مما يشير إلى عدم تناسق أساسي مبكر.

إي سيجل / ما وراء المجرة

3.) ماذا لو كانت هناك كميات متساوية تمامًا من المادة والمادة المضادة؟ هذه مشكلة أخرى بالنسبة لنا ، وهي في الواقع واحدة من أعظم المشاكل التي لم يتم حلها في جميع الفيزياء: لماذا نعيش في كون به مادة أكثر من المادة المضادة؟ يحتوي هذا اللغز على العديد من الحلول الممكنة ، ولكن لا توجد إجابة نهائية. ما يمكننا قوله ، بالتأكيد ، هو:

  • في المراحل الأولى من الانفجار العظيم الساخن ، كان يجب أن يكون الكون متماثلًا تمامًا بين المادة والمادة المضادة ،
  • وبطريقة ما ، حدثت بعض العمليات التي أدت إلى وجود ما يقرب من 1،000،000،001 جسيم مادة لكل 1،000،000،000 من جسيمات المادة المضادة ،
  • وعندما تم القضاء على الفائض ، تركنا مع هذا الجزء الضئيل من المادة وسط حمام من بقايا الإشعاع.

هذا الإشعاع لا يزال قائما ، وكذلك الأمر ، ولهذا السبب يمكننا إعادة بناء ما حدث في الأوقات المبكرة.

كيف سيتطور الكون إذا لم يكن هناك عدم تناسق بين المادة والمادة المضادة. بدلا من . [+] فناء الجسيمات والجسيمات المضادة بحيث لم يتبق سوى عدد صغير من الجسيمات ، فإن الكون المتماثل سيقضي على كل شيء بمليارات المرات بكفاءة أكبر ، حتى يتبقى عدد قليل من الجسيمات والجسيمات المضادة.

ما زلنا لا نعرف كيف حدث ذلك ، لكننا نعرف كيف كان سيبدو كوننا إذا لم نولد عدم تناسق بين المادة والمادة المضادة: كانت المادة والمادة المضادة ستبادان ، ليس تمامًا ، ولكن حتى يحدث ذلك. تركت المادة الصغيرة والمادة المضادة أن الجسيمات الفردية المتبقية - البروتونات والبروتونات المضادة ، والإلكترونات والبوزيترونات ، وما إلى ذلك - لن تجد بعضها البعض.

ستتذكر أن عالم اليوم لديه ما يقرب من ذلك

1 بروتون لكل متر مكعب من الفضاء: إذا قمت بتلطيخ الكون بالكامل ورسمت صندوقًا مساحته مترًا × 1 مترًا × 1 مترًا ، فمن المتوقع أن تجد بروتونًا واحدًا بداخله. عند إجراء العمليات الحسابية لما يحدث إذا تم القضاء على المادة والمادة المضادة بعيدًا عن حالة متماثلة تمامًا ، ستجد كونًا مختلفًا تمامًا. سيستمر الإشعاع في التشتت بعيدًا عن هذه الجسيمات لعشرات الملايين من السنين ، بدلاً من مجرد بضع مئات الآلاف ، ومتوسط ​​كثافة جميع أشكال المادة والمادة المضادة سيكون مكافئًا فقط

1 بروتون (أو البروتون المضاد) لكل ميل مكعب: صندوق مساحته 1 ميل × 1 ميل × 1 ميل ، أو أقل كثافة بنحو 10 مليار مرة من الكون الذي لدينا اليوم.

إذا لم يخلق كوننا عدم تناسق بين المادة والمادة المضادة في وقت مبكر ، فلن تحدث أي من الخطوات الرائعة التي جاءت بعد ذلك لتؤدي إلى وجودنا.

في ثلاثة نطاقات مختلفة للأطوال الموجية ، يمكن رؤية بنية النجوم في المجرة NGC 1052-DF4. [+] الاستطالة على طول خط البصر باتجاه المجرة الكبيرة المجاورة NGC 1035. هذه المجرة ، التي تفتقر إلى المادة المظلمة ، يتم تمزيقها بشكل نشط دون هذا "الصمغ" لتلتصق ببعضها.

تم قبول M.Montes et al.، ApJ، 2020

4.) ماذا لو لم يكن هناك أي مادة مظلمة؟ This one is a fascinating consideration that’s generally greatly underappreciated. Most of us think about dark matter as the “glue” that holds the largest structures in the Universe together: things like the cosmic web and enormous galaxy clusters. But dark matter also does two enormously important things we don’t typically think about:

  • it provides the majority of the gravitational mass that both forms all galaxies in the Universe and continues to hold them together,
  • and it prevents structure from being “washed out” by the interactions that exist between normal matter and radiation.

Take dark matter away, and what happens? The small-scale structure you’d attempt to form wouldn’t exist, as the early radiation-dominated phase of the Universe would wash those imperfections away. Meanwhile, the galaxies that you did form would undergo one burst of star formation, and then those stars would boil all the surrounding matter away, ejecting it from the galaxy entirely. In a Universe with no dark matter, only that first generation of stars would exist, meaning there would be no rocky planets, no biochemistry, and no life.

The blue "shading" represent the possible uncertainties in how the dark energy density was/will be . [+] different in the past and future. The data points to a true cosmological "constant," but other possibilities are still allowed. As matter becomes less and less important, dark energy becomes the only term that matters. The expansion rate has dropped over time, but will now asymptote to around 55 km/s/Mpc.

5.) What if dark energy weren’t constant in space or time? This is the one possibility that’s still on the table for our Universe: that dark energy might evolve in some fashion. To the best of our observational limits, it certainly looks and behaves like a cosmological constant — as a form of energy inherent to the fabric of space itself — where the energy density remains constant in time and all throughout space.

But we don’t have constraints on how dark energy behaved (or whether it even existed!) for roughly the first

50% of our Universe’s history, and we only observe it to be a constant to the limits of our current precision. Three telescopes will improve on this in the near future: the ESA’s EUCLID, the NSF’s Vera Rubin Observatory, and NASA’s Nancy Roman telescope, the last of which should measure whether dark energy changes at all to a precision of just

If dark energy strengthens, the Universe could rip apart. If dark energy weakens or reverses sign, the Universe could yet recollapse. And if dark energy decays, the Universe as we know it could end. None of these things have happened yet, but if the Universe were only slightly different, any one of them could have taken place in the past, precluding our existence from occurring at all.

How likely or unlikely was our Universe to produce a world like Earth? And how plausible would those . [+] odds be if the fundamental constants or laws governing our Universe were different? Most Universes that we can imagine would not give rise to potential observers, like human beings. A Fortunate Universe, from whose cover this image was taken, is one such book that explores these issues.

Geraint Lewis and Luke Barnes

All of this, when taken together, leads us to a fascinating conclusion: if any of these things were — in any way — substantially different from the way they are, it would have been a physical impossibility for human beings to have arisen as we did within the Universe. A Universe that was too smooth would have failed to create stars and galaxies in time a Universe that expanded too quickly or slowly wouldn’t have remained stable for long enough to form anything interesting. A Universe without more matter than antimatter couldn’t have formed stars, and a Universe without dark matter couldn’t have hung onto their remnants to form planets.

In many ways, we’re extremely fortunate to have gotten the Universe that we occupy, as if any one of a great number of things were even a little bit different, the Universe would not have admitted the existence of humans, or any intelligent observer, as a possibility. But in this cosmos of ours, exactly the way it is, we can observe some 2 trillion galaxies. Around one of the

400 billion stars in one of them, the Milky Way, life took hold, survived, thrived, and evolved. After more than 4 billion years, human beings arose, and now we look out at the Universe to learn our place in it. It may not have been an inevitable journey from the Big Bang to us, but it sure has been a remarkable one.


“As Big as a Galaxy?” –The Search for Largest Black Hole in the Universe

Is it possible that an as yet undetected galaxy-sized black hole exists somewhere in the distant universe? The reality may actually prove to be something even more bizarre. On July 26, The Daily Galaxy reported on the discovery forty years ago of a supermassive black hole powering microquasar SS 433, some 5,000 times the size of our Solar System located about 18 000 light-years away in the constellation of Aquila (The Eagle).

This past April, the Event Horizon Telescope (EHT) team unveiled humanity’s first image of a supermassive black hole –described as the Gates of Hell and the End of Spacetime– the picture of galaxy Messier 87’s central supermassive black hole. A monster the size of our solar system, and bigger, with the mass of six and a half billion suns, with a ring of gas—in hues of red, orange, and yellow—glowing around it, the shadow cast by the event horizon, predicted by Einstein’s theory of general relativity.

The April event was as epic as the Apollo 11 landing on the Moon, with the world viewing its first image of what had once been purely theoretical, a black hole at the heart of galaxy M87, the size of our solar system, and bigger, with the mass of six and a half billion suns that was captured by a lens the size of planet Earth and 4,000 times more powerful than the Hubble Space Telescope. M87’s black hole is frozen in time it was 55 million years ago, because it’s so far away the light took that long to reach us.

“Over those eons, we emerged on Earth along with our myths, differentiated cultures, ideologies, languages and varied beliefs,” says astrophysicist Janna Levin with Columbia University.

Astronomers have theorized that the galaxy that harbors the black hole grew to its massive size by merging with several other black holes in elliptical galaxy M87, the largest, most massive galaxy in the nearby universe thought to have been formed by the merging of 100 or so smaller galaxies. The M87 black hole’s large size and relative proximity, led astronomers to think that it could be the first black hole that they could actually “see.”

Paradoxically, the smallest objects in the known universe

Black holes, paradoxically, the smallest objects in the known universe, have outsize effects on entire galaxies. Black holes are where the quantum world and the gravitational world come together, says Shepard Doeleman, Event Horizon Telescope director and astronomer with the Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. They are “the central mystery of our age, a one-way door out of our universe.”

“What’s inside is a singularity, where all the forces become unified because gravity finally is strong enough to compete with all the other forces—the strong, weak, and electromagnetic. But we can’t see the singularity. “The universe has cloaked it in the ultimate invisibility cloak. We don’t know what happens in there.”

Or, as described by Ellie Mae O’Hagan with The Guardian,“the point at which every physical law of the known universe collapses. Perhaps it is the closest thing there is to hell: it is an abyss, a moment of oblivion.”

On June 7, 2019 The Daily Galaxy reported on the discovery of a black hole that is growing so rapidly that it’s as luminous as 700 trillion suns, shining thousands of times more brightly than an entire galaxy due to all of the gases it sucks in daily that cause lots of friction and heat.

How this drainpipe into eternity grew to such mass so early after the Big Bang is a profound puzzle for physics. “If this monster was at the center of the Milky Way it would likely make life on Earth impossible with the huge amounts of x-rays emanating from it,” said Christian Wolf, with the Australian National University Research School of Astronomy and Astrophysics who made the momentous detection.

”It would appear 10 times brighter than a full moon, an incredibly bright pin-point star that would almost wash out all of the stars in the sky. It’s probably 10,000 times brighter than the galaxy it lives in.” So bright, that it is blinding our view and we can’t see the galaxy itself.

Devours a mass equivalent to our sun every two days

This newly observed object is known officially as SMSS J215728.21-360215.1 In May of 2018 , astronomers at ANU found this fastest-growing black hole known in the universe, describing it as a monster that devours a mass equivalent to our sun every two days. The astronomers have looked back more than 12 billion years to the early dark ages of the Universe, when this supermassive black hole was estimated to be the size of about 20 billion suns with a one per cent growth rate every one million years.

More recently, astronomers have observed a super massive black hole, 700 million light years away, in the center of a super-giant elliptical galaxy This black hole is growing so rapidly that it’s as luminous as 700 trillion suns, shining thousands of times more brightly than an entire galaxy due to all of the gases it sucks in daily that cause lots of friction and heat. How this drainpipe into eternity grew to such mass so early after the Big Bang is a profound puzzle for physics.

Would likely make life on Earth impossible

“If this monster was at the center of the Milky Way it would likely make life on Earth impossible with the huge amounts of x-rays emanating from it,” said Wolf. ”It would appear 10 times brighter than a full moon, an incredibly bright pin-point star that would almost wash out all of the stars in the sky. It’s probably 10,000 times brighter than the galaxy it lives in.” So bright, that it is blinding our view and we can’t see the galaxy itself.

More recently, astronomers have detected a super massive black hole (SMBH) that’s 40 billion times more massive than our Sun that if situated in the center of our Solar System it would extend out to Pluto and beyond. The SMBH lies center of a super-giant elliptical galaxy called Holmberg 15A, about 700 million light years away, in the center of the Abell 85 galaxy cluster.

But Holmberg 15A pales in comparison to the Ultra Massive Black Hole (UMBH) at the center of TON 618, an extremely luminous quasar over 10 billion light years away. This monster is 66 billion times more massive than the Sun. But that UMBH was measured indirectly, so its mass measurement might be revised.

Embedded within a vast sphere of black holes

Does a supermassive black hole exist that’s as big as a galaxy? The reality might be something even more bizarre.

Astrophysicists say there’s most likely a limit of about 50 billion solar masses before its disc of gas collapses and it stops growing. But if two black holes merge that have already reached that limit, then a UMBH that’s up to 100 billion solar masses may be possible, not quite a galaxy, but still incomprehensible by mere mortal homo sapiens.

In a 2016 post, The Daily Galaxy reported that according to Alexander Kashlinsky, an astrophysicist at NASA Goddard Space Flight Center, black holes formed in the universe’s first fraction of a second — “could work as dark matter,”

“If this is correct,” said Kashlinsky, “then all galaxies, including our own, are embedded within a vast sphere of black holes each about 30 times the sun’s mass.”

“Future LIGO observing runs will tell us much more about the universe’s population of black holes, and it won’t be long before we’ll know if the scenario I outline is either supported or ruled out,” Kashlinsky said. He leads the science team centered at Goddard that is participating in the European Space Agency’s Euclid mission, which is currently scheduled to launch in 2020.


There’s a Black Hole With 34 Billion Times the Mass of the Sun, Eating Roughly a Star Every Day

In the 1960s, astronomers began theorizing that there might be black holes in the Universe that are so massive – supermassive black holes (SMBHs) – they could power the nuclei of active galaxies (aka. quasars). A decade later, astronomers discovered that an SMBH existed at the center of the Milky Way (Sagitarrius A*) and by the 1990s, it became clear that most large galaxies in the Universe are likely to have one.

Since that time, astronomers have been hunting for the largest SMBH they can find, in the hopes that can see just how massive these things get! And thanks to new research led by astronomers from the Australian National University, the latest undisputed heavy-weight contender has been found! With roughly 34 billion times the mass of our Sun, this SMBH (J2157) is the fastest-growing black hole and largest quasar observed to date.

The team’s study, which recently appeared in The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, was led by Dr. Christopher A. Onken – the operations manager of the SkyMapper telescope. He was joined by researchers from the Research School of Astronomy and Astrophysics (RSAA) and the Center for Gravitational Astrophysics (CGA) at ANU, as well as the European Southern Observatory (ESO) and Steward Observatory.

NASA’s Spitzer Space Telescope captured this stunning infrared image of the center of the Milky Way Galaxy, where the black hole Sagitarrius A resides. الائتمان: NASA / JPL-Caltech

The same team was responsible for discovering J2157, which they did back in 2018, using data from the جايا observatory, the مستكشف مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WISE) space telescope, and the SkyMapper Southern Sky Survey. That particular study was led by Christian Wolf, a member of the Australian Research Council’s Centre of Excellence in All-sky Astrophysics (CAASTRO), who also participated in this latest study.

As they indicated at the time, J2157 is the brightest quasar observed in the known Universe to date, which they attributed to the presence of an SMBH at its center. What’s more, they were able to rule out the possibility that its luminosity was the result of gravitational lensing, where the presence of intervening galaxies and other massive objects were responsible for magnifying J2157’s brightness.

This was a strong possibility, given that light J2157 is visible 12.5 billion light-years from Earth, and therefor has to traverse a huge distance in space and time to reach us. For this latest study, Dr. Onken and the team relied on data from the ESO’s Very Large Telescope (VLT) in Chile to constrain the distance and mass of this SMBH at the core of J2157. As Dr. Onken said in a recent ANU press release, what they found was rather surprising:

“The black hole’s mass is also about 8,000 times bigger than the black hole in the center of the Milky Way. If the Milky Way’s black hole wanted to grow that fat, it would have to swallow two-thirds of all the stars in our Galaxy. We’re seeing it at a time when the universe was only 1.2 billion years old, less than 10 percent of its current age. It’s the biggest black hole that’s been weighed in this early period of the Universe.”

Already, the team had inklings that J2157 contained a rapidly-growing SMBH that consumed stars in the central region of its galaxy on a regular basis. But the fact that it was the fastest-growing SMBH in the Universe just 1.2 billion years after the Big Bang was nothing short of astounding. As Dr Fuyan Bian, a staff astronomer at the European Southern Observatory (ESO), said:

“We knew we were onto a very massive black hole when we realized its fast growth rate. How much black holes can swallow depends on how much mass they already have. So, for this one to be devouring matter at such a high rate, we thought it could become a new record holder. And now we know.”

But equally significant is what J2157 can teach us about the early Universe and its subsequent evolution. For some time, astronomers have been looking for more examples of SMBHs in the early Universe to see how they affected the evolution of galaxies and the cosmos as a whole. At the same time, they have been looking for answers as to how SMBHs could have grown so large in such a short space of time.

While these questions remain unresolved, the discovery of this ancient and most-massive of supermassive black holes could provide some very helpful clues. Already, the team behind this discovery is searching for more black holes that existed at the center of galaxies shortly after the Big Bang, in the hopes that they might find some additional clues.

Image taken by the Hubble Space Telescope of a 5000-light-year-long jet ejected from the active galaxy M87. Credit: NASA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Said team member Dr. Fuyan Bian, a staff astronomer at the European Southern Observatory (ESO):

“With such an enormous black hole, we’re also excited to see what we can learn about the galaxy in which it’s growing. Is this galaxy one of the behemoths of the early Universe, or did the black hole just swallow up an extraordinary amount of its surroundings? We’ll have to keep digging to figure that out.”

One of the most important developments in the fields of astronomy and astrophysics in the past few decades has been the ability to see farther and with greater clarity. By looking deeper into the cosmos, they have also been able to look farther back in time and see what the Universe looked like at a very young age. This has allowed scientists to test cosmological theories about how the Universe has grown and evolved ever since.

With all the new developments that expected in the ensuing years and decades – which include the deployment of next-generation telescopes, AI and machine learning, and increased data-sharing – scientists anticipate that the most enduring cosmological questions will soon be answered!


Scientists Unravel Secrets of Monster Black Hole at Center of Milky Way

Supermassive black hole last erupted two million years ago, and will again.

For years astronomers have been puzzled as to why our Milky Way galaxy's "volcano"—a supermassive black hole (SMBH) at its core—is dormant today.

It seems the answer may simply be that we didn't catch the cosmic monster—weighing at least four million times the mass of our sun—feeding at the right time, according to a new study.

"If we had been around to see it two million years ago, the situation would have been very different," said study co-author Philip Maloney of the University of Colorado in Boulder.

"The Milky Way's black hole was maybe ten million times brighter [then]," he said. "I don't think anyone really had any expectation that SMBH might vary in luminosity by such a huge factor on such a short—relatively speaking—time scale."

Astronomers have long suspected there was an ancient outburst from the hibernating black hole, but it's only now that they believe they have found an actual "fossil imprint" of the cosmic monster's last big meal.

The international team's new theory points to a lacy filament of gas, mostly hydrogen, called the Magellanic Stream, which can be seen trailing behind our galaxy's two small companion galaxies: the Large and Small Magellanic Clouds.

Maloney believes powerful beams of energy erupting from the SMBH two million years ago hit the stream—causing its hydrogen gas to get ionized and light up, much like the glow of auroras we see here on Earth. This ionization of the Magellanic Stream has puzzled scientists since its discovery two decades ago.

"No one has been able previously to come up with a good model to explain the ionization," said Maloney.

The team now suspects that this glowing stream of extragalactic gas may be the fossil imprint of the SMBH eruption two million years ago. (See black hole photos.)

The estimated orientation and amount of energy of the original outburst, including the cooling time of the illuminated stream, fit very well with the proposed model.

Further evidence for a giant eruption sometime in the distant past has also come in the form of recently detected gamma ray and radio wave signatures of two giant, hot bubbles of gas called Fermi bubbles. Thought to have been belched out by the SMBH, the Fermi bubbles sit above and below the plane of the Milky Way.

The question is not if there will be another eruption, but when, scientists say.

Infrared and x-ray satellites have been able to peer into the heart of our galaxy and detect radiation flowing out from the region around the black hole as it rips apart the small, orbiting clouds of gas falling toward it and colliding with it.

Astronomers now believe many gas clouds orbit the SMBH today, and they could trigger a future outburst—in fact, it may be just around the corner.

"They have been monitoring a cloud and predict that it will fall into the black hole at some point in the next year however, the amount of material will be far less than the event that illuminated the stream," said co-author Greg Madsen, an astronomer at the University of Cambridge.

"It will be much fainter and will pose no threat to Earth, but several powerful telescopes will be poised and ready to watch what happens."

This research has been accepted for publication in the Astrophysical Journal.


Astronomers are beginning to understand what happens when black holes get the urge to roam through the Milky Way. Typically, a supermassive black hole (SMBH) exists at the core of a massive galaxy. But sometimes SMBHs may “wander” throughout their host galaxy, remaining far from the center in regions such as the stellar halo, a nearly spherical area of stars and gas that surrounds the main section of the galaxy.

May Impact Our Solar System Every 100 Billion Years

“It is extremely unlikely that any wandering supermassive black hole will come close enough to our Sun to have any impact on our solar system,” said lead author Michael Tremmel , a postdoctoral fellow at the Yale Center for Astronomy and Astrophysics. “We estimate that a close approach of one of these wanderers that is able to affect our solar system should occur every 100 billion years or so, or nearly 10 times the age of the universe.”

“Over the last few years I’ve been excited about a growing number of detections of luminous sources that are set off from the centers of their galaxies,” wrote Tremmel in an email to The Daily Galaxy. “For example, in 2019 astronomers created a catalog of objects that are called hyperluminous x-ray sources, which are potential candidates for supermassive black holes. In 2020, discoveries showed radio sources consistent with supermassive black holes in dwarf galaxies.”

We’re Still Only Scratching the Surface

“Our ability to find low luminosity sources is getting better, as is our ability to detect the presence of multiple closeby sources, so-called Dual Active Galactic Nuclei,” Tremmel wrote in his email. “There is also progress in finding black holes through dynamical measurements (i.e. measuring the motions of nearby stars for their gravitational influence). These are SMBHs in the centers of what are thought to be the core remnants of a once much larger galaxy. It is important to note that all of these detections are in other galaxies and not the Milky Way specifically.”

“Put together,’ Tremmel wrote, “these observations speak to the fact that SMBHs far from the galactic centers are likely a common occurrence, though we are still only scratching the surface.”

Astronomers theorize that this phenomenon often occurs as a result of mergers between galaxies. A smaller galaxy will join with a larger, main galaxy, depositing its own, central SMBH onto a wide orbit within the new host.

Milky Way Should Host Several Supermassive Black Holes –All Invisible

In the 2018 study published in the Astrophysical Journal Letters, researchers from Yale, the University of Washington, Institut d’Astrophysique de Paris, and University College London predict that galaxies with a mass similar to the Milky Way should host several supermassive black holes. The team used a new, state-of-the-art cosmological simulation, Romulus, to predict the dynamics of SMBHs within galaxies with better accuracy than previous simulation programs.

Tremmel said that since wandering SMBHs are predicted to exist far from the centers of galaxies and outside of galactic disks, they are unlikely to accrete more gas—making them effectively invisible. “We are currently working to better quantify how we might be able to infer their presence indirectly,” Tremmel said.

ديلي جالاكسي ، ماكسويل مو , astrophysicist, NASA Einstein Fellow , University of Arizona via Yale University

تقدم لك النشرة الإخبارية لـ Galaxy Report أخبارًا مرتين في الأسبوع عن الفضاء والعلوم التي لديها القدرة على تقديم أدلة على لغز وجودنا وإضافة منظور كوني تشتد الحاجة إليه في عصر الأنثروبوسين الحالي.

Astronomers are beginning to understand what happens when black holes get the urge to roam through the Milky Way. Typically, a supermassive black hole (SMBH) exists at the core of a massive galaxy. But sometimes SMBHs may “wander” throughout their host galaxy, remaining far from the center in regions such as the stellar halo, a nearly spherical area of stars and gas that surrounds the main section of the galaxy.

Astronomers theorize that this phenomenon often occurs as a result of mergers between galaxies in an expanding universe. A smaller galaxy will join with a larger, main galaxy, depositing its own, central SMBH onto a wide orbit within the new host.

“It is extremely unlikely that any wandering supermassive black hole will come close enough to our Sun to have any impact on our solar system,” said lead author Michael Tremmel, a postdoctoral fellow at the Yale Center for Astronomy and Astrophysics. “We estimate that a close approach of one of these wanderers that is able to affect our solar system should occur every 100 billion years or so, or nearly 10 times the age of the universe.”

In the 2018 study published in the Astrophysical Journal Letters, researchers from Yale, the University of Washington, Institut d’Astrophysique de Paris, and University College London predict that galaxies with a mass similar to the Milky Way should host several supermassive black holes. The team used a new, state-of-the-art cosmological simulation, Romulus, to predict the dynamics of SMBHs within galaxies with better accuracy than previous simulation programs.

Tremmel said that since wandering SMBHs are predicted to exist far from the centers of galaxies and outside of galactic disks, they are unlikely to accrete more gas—making them effectively invisible. “We are currently working to better quantify how we might be able to infer their presence indirectly,” Tremmel said.

On March 9th, we reported that after conducting a cosmic inventory to calculate and categorize stellar-remnant black holes, astronomers from the University of California concluded that there are probably tens of millions of the enigmatic, dark objects in the Milky Way – far more than expected.

In stark contrast to the predictions of the Yale team, is physicist George Chapline’s conjecture that there has never been direct evidence of a central black hole,” while acknowledging there are objects that general relativity would predict are black holes at the centers of galaxies. “Ironically, Einstein also didn’t believe in black holes even though he created general relativity.”

Compared to the supermassive black holes in the centers of other galaxies, our black hole, Sagittarius A*, is strangely quiet. But Chapline thinks it’s more than quiet: he predicts that we’ll soon find that it does not exist.

Chapline, at the Lawrence Berkeley National Laboratory, expects to have his prediction that black holes don’t exist confirmed with the release of findings by the Event Horizon Telescope—really a virtual telescope with an effective diameter of the Earth—that has been pointing at the Milky Way’s central supermassive black hole for the last several years.


“Oddball” Galaxy Contains the Biggest Black Hole Yet

It’s thought that at the heart of most if not every spiral galaxy (as well as some dwarf galaxies) there’s a supermassive black hole, by definition containing enormous amounts of mass — hundreds of millions, even billions of times the mass of our Sun packed into an area that would fit inside the orbits of the planets. Even our own galaxy has a central SMBH — called Sgr A*, it has the equivalent of 4.1 million solar masses.

Now, astronomers using the Hobby-Eberly Telescope at The University of Texas at Austin’s McDonald Observatory have identified what appears to be the most massive SMBH ever found, a 17 billion solar mass behemoth residing at the heart of galaxy NGC 1277.

Located 220 million light-years away in the constellation Perseus, NGC 1277 is a lenticular galaxy only a tenth the size of the Milky Way. But somehow it contains the most massive black hole ever discovered, comprising a staggering 14% of the galaxy’s entire mass.

“This is a really oddball galaxy,” said Karl Gebhardt of The University of Texas at Austin, a team member on the research. “It’s almost all black hole. This could be the first object in a new class of galaxy-black hole systems.”

The study was led by Remco van den Bosch, who is now at the Max Planck Institute for Astronomy (MPIA).

It’s estimated that the size of this SMBH’s event horizon is eleven times the diameter of Neptune’s orbit — an incredible radius of over 300 AU.

How the diamater of the black hole compares with the orbit of Neptune (D. Benningfield/K. Gebhardt/StarDate)

Although previously imaged by the Hubble Space Telescope, NGC 1277’s monster black hole wasn’t identified until the Hobby-Eberly Telescope Massive Galaxy Survey (MGS) set its sights on it during its mission to study the relationship between galaxies and their central black holes. Using the HET data along with Hubble imaging, the survey team calculated the mass of this black hole at 17 billion solar masses.

“The mass of this black hole is much higher than expected,” said Gebhardt, “it leads us to think that very massive galaxies have a different physical process in how their black holes grow.”

To date, the HET team has observed 700 of their 800 target galaxies.

In the video below, Remco van den Bosch describes the discovery of this unusually super supermassive black hole:

Read more on the UT Austin’s McDonald Observatory press release here, or this press release from the Max Planck Institute for Astronomy.


شاهد الفيديو: مصطفى محمود: أعجوبة الثقب الأسود (شهر نوفمبر 2022).