In den Zentren der unzähligen Galaxien unseres Universums toben strahlende, brodelnde Feuer, die in ihrem blendenden Glanz die dunkelsten Herzen verbergen. Diese Herzen der Dunkelheit sind supermassive schwarze Löcher, und sie warten im finsteren Geheimnis auf ihr Abendessen – schreiende, zerfetzte Sterne; zum Scheitern verurteilte, wandernde Gaswolken; und alles andere, was das Pech hat, zu nahe an den Ort zu gelangen, an dem diese kosmischen Bestien lauern – verloren in der umhüllenden Brillanz einer wirbelnden, wirbelnden Umgebung Akkretionsscheibe aus Glühgas. Viele Geheimnisse umgeben diese seltsamen Tiere, die den exotischen Zoo des Universums bewohnen, in dem einige unbestreitbar bizarre Wesen leben. Im Januar 2018 schlug ein Team von Wissenschaftlern eine neue Theorie vor, die möglicherweise eines davon gelöst hat: die rätselhaften Ursprünge von Molekülen, die in zerstörerischen kosmischen Ausflüssen tanzen und in den tosenden Winden dieser supermassiven Tiere umherwehen. Die Existenz einer großen Anzahl dieser Moleküle hat Astronomen seit ihrer ersten Entdeckung vor mehr als einem Jahrzehnt Rätsel aufgegeben.Die Frage ist, wie irgendetwas die extreme Hitze dieser Energieausflüsse überleben könnte.
Im Jahr 1916 entwickelte Karl Schwarzschild die erste moderne Lösung Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie das könnte ein schwarzes Loch beschreiben. Aber seine Definition als eine Region des Weltraums, aus der nichts jemals zurückkehren konnte, wurde erst in weiteren vierzig Jahren wirklich verstanden. Jahrzehntelang galten Schwarze Löcher als bloße mathematische Eigenart, und erst in den 1960er Jahren zeigten theoretische Studien, dass Schwarze Löcher tatsächlich eine generische Vorhersage sind Generelle Relativität.
Moleküle markieren für Astronomen die kältesten Regionen des Weltraums. Allerdings ist das enorm Schwarze Löcher Die in den Herzen von Galaxien lebenden Teilchen sind alles andere als kalt und stellen die energiereichsten Phänomene im Kosmos dar. Tatsächlich findet man diese Moleküle in schwarzes Loch Winde zu erkennen ist ein wenig so, als würde man Eis in einem Lagerfeuer entdecken. Die neue Theorie, vorgeschlagen von Forschern der Northwestern University Zentrum für interdisziplinäre Forschung und Erforschung in der Astrophysik (CIERA) in Evanston, Illinois, bietet nun eine Lösung für dieses Rätsel. Die Theorie sagt voraus, dass diese Moleküle keineswegs Überlebende dieser sengenden, heißen und wütenden Winde sind, sondern neugeborene Moleküle, die sich in diesen heftigen Winden gebildet haben und nun einige sehr einzigartige Eigenschaften aufweisen. Diese einzigartigen Eigenschaften ermöglichen es den neugeborenen Molekülen, sich an die äußerst feindselige Umgebung der tobenden, tosenden und sengend heißen Winde des supermassereichen Tieres anzupassen und zu gedeihen.
Ein Artikel, der diese neue Theorie beschreibt, veröffentlicht in der Ausgabe vom 1. März 2018 Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (MNRAS) in London ist das Werk von Lindheimer Postdoktorand Dr. Alexander Richings. Dr. Richings ist für die Entwicklung des Computercodes verantwortlich, der erstmals die detaillierten chemischen Prozesse modellierte, die in interstellarem Gas ablaufen, das durch die während des Wachstums emittierte Strahlung beschleunigt wird supermassive schwarze Löcher. Dr. Claude-Andre Faucher-Giguere, ein Forscher, der sich als Assistenzprofessor an der Northwestern University mit der Entstehung und Entwicklung von Galaxien beschäftigt Weinberg College of Arts and Sciencesist Mitautor der Studie.
„Wenn ein Schwarzlochwind Gas aus seiner Wirtsgalaxie mitreißt, wird das Gas auf hohe Temperaturen erhitzt, die alle vorhandenen Moleküle zerstören. Durch die Modellierung der molekularen Chemie in Computersimulationen von Schwarzlochwinden haben wir herausgefunden, dass dieses mitgerissene Gas dazu in der Lage ist Anschließend kühlen sie ab und bilden neue Moleküle“, erklärte Dr. Richings in einer Mitteilung vom 30. Januar 2018 Pressemitteilung der Northwestern University.
Gib alle, die hier eintreten, die Hoffnung auf
Während Astronomen immer tiefer in den Weltraum blicken, blicken sie auch immer weiter in die Vergangenheit zurück. Es gibt keine Möglichkeit, ein Objekt im Raum zu lokalisieren, ohne es auch in der Zeit zu lokalisieren. Daher der Begriff Freizeit. Je weiter ein leuchtendes Objekt im Weltraum entfernt ist, desto länger hat sein strömendes Licht gebraucht, um endlich die Teleskope auf der Erde zu erreichen. Kein bekanntes Signal im Universum kann sich im Vakuum schneller als Licht ausbreiten, und das Licht, das von sehr weit entfernten Objekten im fernen Universum ausgeht, kann nicht schneller zu uns gelangen, als es diese universelle Geschwindigkeitsbegrenzung zulässt.
In der Astronomie sind Zeit und Entfernung sowie die Wellenlänge des Lichts – mit der ein entferntes Objekt beobachtet wird – alle untrennbar miteinander verbunden. Licht bewegt sich mit endlicher Geschwindigkeit und benötigt daher eine endliche Zeit, um uns zu erreichen. Das bedeutet, dass entfernte Objekte so beobachtet werden, wie sie in der fernen Vergangenheit waren, und sie sehen genauso aus wie vor sehr langer Zeit – als sie zum ersten Mal ihr Licht in den Kosmos strömten. Astronomen verwenden das sogenannte Rotverschiebung (z) um festzustellen, wie alt und wie weit entfernt ein glühendes Himmelsobjekt ist. Die messbare Größe von 1 + z ist der Faktor, um den sich das Universum ausgedehnt hat – von der Antike, als ein entferntes Objekt erstmals sein Licht in den Raum zwischen den Galaxien sandte, und der Gegenwart, in der es endlich beobachtet wird. Es ist auch der Faktor, um den die Wellenlänge des Lichts, das derzeit auf uns zuwandert, durch die Ausdehnung der Raumzeit gedehnt wurde. Der Rotverschiebung ist die Verschiebung des Spektrums eines leuchtenden Objekts hin zu immer längeren elektromagnetischen Wellenlängen, wenn es sich von uns entfernt – oder zum roten Ende des elektromagnetischen Spektrums.
Die ersten Schwarzen Löcher, die sich im Kosmos bildeten, waren sowohl Schöpfer als auch Zerstörer. Diese urzeitlichen Schwarzen Löcher waren Vielfraße, die bereitwillig alles verschlangen, das das Pech hatte, zu nahe an ihren Versteckort heranzukommen. Die gute Nachricht ist jedoch, dass diese Schwarzen Löcher aufgrund ihrer unordentlichen Tischmanieren Jets aus hochenergetischen Teilchen und Strahlung bildeten. Die von einem Schwarzen Loch erzeugten Jets können Millionen von Lichtjahren lang sein, und viele Astronomen vermuten, dass sie der Auslöser sind, der aufeinanderfolgende Generationen funkelnder neuer Babysterne entstehen lässt. Das bedeutet, dass die erste Generation von Schwarzen Löchern die Keime dessen war, was schließlich zu den Galaxien heranwuchs, in denen sie sich befanden. Diese sehr alten Schwarzen Löcher waren für die galaktische Entwicklung von entscheidender Bedeutung – und sie sind es immer noch. Auf lange Sicht können diese urzeitlichen Schwarzen Löcher als verantwortlich für die Geburt unserer Sonne, unseres Planeten und unseres Lebens angesehen werden.
Supermassereiche Schwarze Löcher und ihre Umgebung Akkretionsscheiben kann sein, mindestens, so groß wie unser gesamtes Sonnensystem. Diese Gravitationstiere zeichnen sich durch ihr enormes Gewicht, ihren unstillbaren Appetit und ihre schlampigen Essgewohnheiten aus – sie versuchen, mehr zu schlucken, als sie kauen können. Als ihre externen Energiequellen erschöpft waren, wurden die brillanten Quasare das den alten Kosmos bewohnte, ausgeschaltet. Es wird allgemein angenommen, dass die meisten Galaxien eine erlebt haben Quasar Phase im Urkosmos, und dass sie derzeit ein Relikt ihrer brennenden Jugend in ihren geheimnisvollen Herzen beherbergen, in Form eines größtenteils ruhenden supermassives Schwarzes Loch. Der supermassive schwarze Löcher die heute das Universum bevölkern, zeigen nur noch einen Schatten ihrer früheren jugendlichen Gier.
Unsere eigene Milchstraße beherbergt ihr eigenes, ruhendes, dunkelherziges Biest. Als supermassive schwarze Löcher Gehen Sie, das zentrale Monster unserer Galaxie ist ein kleines. Das Herz der Dunkelheit unserer Milchstraße besteht „nur“ aus Millionen von Sonnenmassen – und nicht aus den Milliarden von Sonnenmassen, die viele andere dieser bizarren Art aufweisen. Vor langer Zeit schickte das ältere zentrale Schwarze Loch unserer Galaxie als aktives, heißes und grelles Junges sein strahlendes Licht in den intergalaktischen Raum Quasar. Aber jetzt ist er ein friedlicher alter Himmelstiger, außer wenn er gelegentlich aus seinem Nickerchen aufwacht und sich an einem herabstürzenden Buffet aus zerfetzten Sternen, Gaswolken und anderen unglücklichen Brocken verdammter Materie erfreut. An diesem Punkt beginnt das dunkle Herz unserer Galaxis zu fressen und verschlingt gierig eine große Portion himmlischer Trümmer, die zu nahe an seinen wartenden Schlund gereist sind. Unsere Milchstraße supermassives Schwarzes Loch benannt Schütze A*oder Note A*kurz (ausgesprochen Saj-a-old), außer wenn es aus seinem Schlaf erwacht, um sich mit der unersättlichen Gier seiner Jugend an seiner tragischen Beute zu erfreuen – als es noch eine Flamme war Quasar blendet das alte Universum.
Im 18. Jahrhundert machten John Michell und Pierre-Simon Laplace die ersten Vorhersagen, dass der Kosmos Gravitationsmonstrositäten wie Schwarze Löcher beherbergen könnte. Albert Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie (1915) fuhr fort, die Existenz seltsamer Wesen vorherzusagen, die über so tiefe Gravitationsquellen verfügen, dass nichts, nichts, Nichts überhaupt nicht – nicht einmal das Licht – konnte ihren gravitativen Fängen entkommen, sobald sie gefangen wurden. Allerdings ist das Konzept der real Die Existenz solcher Monstrositäten schien damals so ungeheuerlich, dass sogar Einstein das Konzept ablehnte – obwohl seine eigenen Berechnungen richtig waren, als sie das Gegenteil zeigten.
Teilchen, die in den feindlichen Winden eines Schwarzen Lochs entstehen
Die von Wissenschaftlern der Northwestern University vorgeschlagene neue Theorie beantwortet bestimmte drängende Fragen, die sich aus früheren Beobachtungen von Forschern mit Hilfe mehrerer hochmoderner astronomischer Observatorien ergeben haben. Zu diesen Observatorien gehören die Weltraumobservatorium Herschel und das Atacama Large Millimeter Array (ALMA)ein leistungsstarkes Radioteleskop in Chile.
Im Jahr 2015 bestätigten Astronomen, dass es zu energetischen Abflüssen kommt supermassereiche Schwarze Löcher, existieren in den geheimnisvollen Herzen der meisten Galaxien. Diese Ausflüsse wüten durch ihre galaktischen Wirte und töten buchstäblich alles, was das Pech hat, sich ihnen in den Weg zu stellen – während sie gleichzeitig die Nahrung (Moleküle) ausstoßen, die die Geburt von Babysternen antreibt. Tatsächlich sind diese starken Winde so heftig, dass man sie für den Auslöser der Entstehung von Winden hält „Rot und tot“ elliptische (fußballförmige) Galaxien, in denen keine neuen funkelnden Babysterne geboren werden können.
Im Jahr 2017 schließlich beobachteten Astronomen, wie sich in diesen heftigen Winden sich schnell bewegende Sterne bildeten – ein Phänomen, das sie aufgrund der extremen Umgebung der von Schwarzen Löchern angetriebenen Ausflüsse einst für unmöglich gehalten hatten.
Neue Babysterne werden aus molekularem Gas geboren, daher hilft die neue Theorie der molekularen Bildung von Dr. Richings und Dr. Faucher-Giguere, das Rätsel der Entstehung neuer Sterne durch Winde zu lösen. Es bestätigt auch frühere Vorhersagen, dass Winde von Schwarzen Löchern Moleküle zerstören, wenn sie zum ersten Mal aufeinanderprallen, sagt aber auch voraus, dass sich in den Winden auch neue Moleküle – darunter Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Wasser – bilden können.
„Dies ist das erste Mal, dass der Molekülbildungsprozess in allen Einzelheiten simuliert wurde, und unserer Meinung nach ist dies eine sehr überzeugende Erklärung für die Beobachtung, dass Moleküle in der Welt allgegenwärtig sind.“ supermassives Schwarzes Loch Winde, die eines der größten Probleme auf diesem Gebiet waren“, kommentierte Dr. Faucher-Giguere am 30. Januar 2018 Pressemitteilung der Northwestern University.
Dr. Richings und Dr. Faucher-Giguere sagen voraus, dass die neuen Moleküle, die sich in den Winden bilden, in der Infrarotstrahlung wärmer und heller sind als bereits vorhandene Moleküle. Diese Theorie wird endlich getestet, wenn die NASA das startet James Webb-Weltraumteleskop im Frühjahr 2019. Wenn diese Theorie bestätigt wird, wird das Teleskop in der Lage sein, Ausflüsse von Schwarzen Löchern mithilfe von Infrarotstrahlung detailliert zu kartieren.