超大質量ブラックホール（SMBH）は説明するのが難しい。これらの巨大な特異点は、すべての大きな銀河の中心にあると考えられています（私たちの天の川には1つあります）。私たちの知る限り、巨大な星が崩壊するとブラックホールが形成されます。しかし、その説明はすべての証拠に当てはまるわけではありません。
恒星崩壊理論は、ほとんどのブラックホールをうまく説明しています。その理論では、私たちの太陽よりも少なくとも5倍重い星は、寿命が近づくと燃料が不足し始めます。星の核融合の外向きの圧力は、それ自体の質量からの内向きの重力に対して星をサポートするものであるため、燃料がなくなったときに何かを与える必要があります。
星は超新星爆発を起こし、その後それ自体で崩壊します。残されたのはブラックホールです。天体物理学者は、SMBHはこのように始まり、本質的に他の事柄を「養う」ことによって巨大なサイズに成長すると考えています。彼らはサイズが膨らみ、ウェブの真ん中で肥大するクモのような重心に座っています。
その説明の問題は、起こるのに長い時間がかかるということです。
宇宙では、科学者たちは古代のSMBHを観察しています。今年の3月に、天文学者のグループが83のSMBHを発見したと発表しました。 2017年に天文学者は、ビッグバンからわずか6億9千万年後に完全に形成された8億の太陽質量ブラックホールを発見しました。彼らは宇宙の初期の時代に誕生し、超巨大な形態に成長する時間がありませんでした。
これらのSMBHの多くは、太陽よりも何十億倍も大きいです。彼らは非常に高いレッドシフトにあり、ビッグバン後の最初の8億年の間に形成されたに違いありません。しかし、それは恒星崩壊モデルがそれらを説明するのに十分な時間ではありません。天体物理学者が直面している問題は、これらのブラックホールが短時間でどのように大きくなったのかということです。
カナダのオンタリオにあるウエスタン大学の2人の研究者は、彼らがそれを理解したと考えています。彼らはこれらの信じられないほど古代のSMBHを説明する「直接崩壊」と呼ばれる新しい理論を持っています。
彼らの論文は「直接崩壊シナリオにおける超大質量ブラックホールの質量関数」と題されており、The Astrophysical Journal Lettersに掲載されています。著者は、Shantanu BasuとArpan Dasです。バスは、星形成と原始惑星系円盤進化の初期段階で認められた専門家です。彼はまた、ウエスタン大学の天文学教授でもあります。 Dasはまた、Westernの物理学と天文学科の出身です。
彼らの直接崩壊理論は、古代の超大質量ブラックホールが非常に短い時間で非常に速く形成されたと述べています。それから突然、彼らは成長を止めました。彼らは、これらの急速に形成される古代のブラックホールを説明する新しい数学モデルを開発しました。彼らは、星の外向きの放射力と内向きの重力のバランスであるエディントンリミットが役割を果たすと言います。
これらの直接崩壊ブラックホールでは、エディントンリミットが質量の成長を制御します。研究者たちは、これらの古代のブラックホールは、スーパーエディントン降着と呼ばれるもので、その限界を少しでも超える可能性があると述べています。その後、他の星やブラックホールからの放射により、それらの生成は停止しました。
「超大質量ブラックホールは、他のブラックホールや星によって生成された宇宙のすべての放射のために、それらが速く成長し、その後、ある時点で成長できる短い期間しかありませんでした」とバスは説明します。プレスリリース。 「それが直接崩壊のシナリオです。」
「これは、ブラックホールが恒星の残骸からではなく、直接の崩壊から発生しているという間接的な観察証拠です」とBasuは言いました。
この新しい理論は、天文学においてしばらくの間厄介な問題であったものについての効果的な説明を提供します。 Basuは、これらの新しい結果を将来の観測で使用して、私たちの宇宙のごく初期に存在する非常に巨大なブラックホールの形成履歴を推測できると考えています。
出典：
- プレスリリース：研究者はブラックホールの起源に光を当てます
- 研究論文：直接崩壊シナリオにおける超大質量ブラックホールの質量関数
- スペースマガジン：大きすぎる、近すぎる。ビッグバン直後に見られるモンスターブラックホール
- プリンストン大学：天文学者が初期宇宙で83の超大質量ブラックホールを発見
- ウィキペディア：エディントンの輝度（制限）
