超巨大ブラックホールかその銀河か？どっちが先に来たの？

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宇宙のほとんどすべての銀河の中心に超巨大ブラックホールがあります。彼らはどうやってそこに着いたのですか？これらのモンスターのブラックホールとそれらを取り巻く銀河の関係は何ですか？

天文学者は、宇宙を遠くを見るたびに、新しい謎を発見します。これらの謎は、理解するためにすべての新しいツールとテクニックを必要とします。これらの謎はより多くの謎につながります。私が言っていることは、それは謎のカメであるということです。

最も魅力的なものの1つは、クエーサーの発見、それらのクオーサーの理解、およびさらに深い謎の解明です。

いつものように、自分より先を行っているので、最初にクエーサーの発見について話を戻しましょう。

1950年代に戻って、天文学者は電波望遠鏡を使用して空を走査し、遠くの宇宙にあるクラスの奇妙な物体を発見しました。彼らはとても明るく、信じられないほど遠くにいました。数億または数十億光年も離れています。最初のものは電波スペクトルで発見されましたが、やがて天文学者は可視スペクトルでさらに燃えるようになりました。

天文学者のHong-Yee Chiuは、準恒星オブジェクトを表す「クエーサー」という用語を作り出しました。それらは星のようであり、単一の点光源から輝いていましたが、明らかに星ではなく、銀河全体よりも多くの放射線で輝いていました。

何十年にもわたって、天文学者たちはクエーサーの性質に戸惑い、実際にはブラックホールであり、何十億光年も離れたところに見える放射を活発に放射し、放射していることを知りました。

しかし、それらは巨星の死から知られている恒星の質量ブラックホールではありませんでした。これらは、太陽の質量の数百万倍、あるいは数十億倍もの超巨大ブラックホールでした。

1970年代までさかのぼって、天文学者たちは、他の多くの銀河の中心部、さらには天の川にさえ、これらの超巨大ブラックホールが存在する可能性があると考えていました。

1974年、天文学者は天の川の中心にある放射線を放出する電波源を発見しました。これは射手座A *というタイトルで、「励起された原子」の観点では、「励起」を表すアスタリスクが付いています。

これは、物質を積極的に供給していなかった超大質量ブラックホールの放出と一致します。私たち自身の銀河は過去または将来のクエーサーであった可能性がありますが、現在、この微妙な放射を除いて、ブラックホールはほとんど沈黙しています。

天文学者は確実である必要があったので、彼らは赤外線スペクトルで天の川のまさに中心の詳細な調査を行いました、それは彼らが可視光でコアを覆っているガスと塵を通して見ることを可能にしました。

彼らは、太陽を周回する彗星のように、射手座Aスターを周回する星のグループを発見しました。太陽の質量が何百万倍もあるブラックホールだけが、そのような奇妙な軌道でこれらの星をむち打ちする一種の重力アンカーを提供できました。

さらなる調査により、アンドロメダ銀河の中心に超巨大ブラックホールが見つかりました。実際、これらのモンスターは宇宙のほぼすべての銀河の中心にあるように見えます。

しかし、それらはどのように形成されましたか？彼らはどこから来ましたか？最初に銀河が形成され、ブラックホールが中央に形成されましたか、それともブラックホールが形成され、その周りに銀河が構築されましたか？

最近まで、これはまだ天文学における未解決の大きな謎の1つでした。とはいえ、天文学者たちはより敏感な観測所を使用して多くの研究を行い、理論を練り上げ、今やこの謎の根底に到達するための証拠を集めています。

天文学者は、宇宙の大規模構造がどのように統合されるかについて、トップダウンとボトムアップの2つのモデルを開発しました。

トップダウンモデルでは、ビッグバンから残された原始水素の巨大な雲から銀河スーパークラスター全体が一度に形成されました。スーパークラスターに相当する星。

雲が集まると、それはスピンアップし、小さな渦巻きと矮小銀河を追い出しました。これらは後で組み合わされて、今日見られるより複雑な構造を形成する可能性があります。これらの銀河が集まると、超巨大ブラックホールがこれらの銀河の密なコアとして形成されたでしょう。

あなたがこれにあなたの心を包み込みたいなら、私たちの太陽と他の星の束を形成した恒星の保育園を考えてください。ガスとダストの単一の雲がその中に複数の星系を形成していると想像してください。時間が経つにつれ、星は成熟し、互いに離れていきました。

それはトップダウンです。今日目にする構造につながる大きなイベントの1つ。

ボトムアップモデルでは、ガスとダストのポケットがどんどん集まってより大きな塊になり、最終的には矮小銀河、さらには今日見られるクラスターとスーパークラスターさえも形成しました。銀河の中心にある超大質量ブラックホールは、古くからの衝突とブラックホール間の融合によって成長しました。

実際、これは実際に天文学者が太陽系の惑星が形成されたと考える方法です。惑星のサイズのオブジェクトが何百万年にもわたって形成されるまで、塵の破片が互いにますます大きな粒子に引き寄せられることによって。

ボトムアップ、小さなパーツが集まります。

ビッグバンの直後、宇宙全体が信じられないほど密集していた。しかし、それはどこでも同じ密度ではありませんでした。当初の密度の小さな量子変動は、今日目にする銀河系スーパークラスターへの何十億年にも及ぶ拡大に発展しました。

私は立ち止まり、これを少しの間あなたの脳に沈めたいと思います。初期の宇宙では密度に微視的な変化がありました。そして、これらの変化は、私たちが今日目にする何億光年にも及ぶ構造になりました。

宇宙の膨張が起こったときの2つの力の影響を想像してください。一方では、パーティクルが互いに引き合う相互の重力を利用できます。一方で、粒子が互いに分離している宇宙が膨張しています。銀河、クラスター、スーパークラスターのサイズは、それらの対抗する力のバランスポイントによって決定されました。

小さな断片が集まった場合、そのボトムアップのフォーメーションが得られます。大きな破片が集まった場合は、そのトップダウン構成になります。

天文学者が最大のスケールで宇宙を見つめるとき、彼らは見える限りクラスターとスーパークラスターを観察します。これはトップダウンモデルをサポートします。

一方、最初の星は、ボトムアップをサポートするビッグバンからわずか数億年後に形成されたことが観測で示されています。

答えは両方ですか？

いいえ、最新の観測はボトムアッププロセスに優位性をもたらします。

重要なのは、重力が光の速度で移動することです。つまり、互いに離れて広がる粒子間の重力相互作用が、光の速度に追いつくために追いつく必要がありました。

つまり、スーパークラスターに相当するマテリアルが集まるのではなく、星に相当するマテリアルだけが集まります。しかし、これらの最初の星は純粋な水素とヘリウムでできており、今日の星よりもはるかに大きく成長する可能性があります。彼らは速く生きて、超新星爆発で死んで、私たちが今日得るよりはるかに大規模なブラックホールを作り出しました。