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Wie groß kann ein Schwarzes Loch bekommen?

2017-09-13 2
   
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résuméStellare Schwarze Löcher Zahl in den milions in unserer Milchstraße allein. Aber wie groß sie bekommen können? Schwarze Löcher sind überall im Universum. Eine typische Galaxie könnte Millionen von stellaren Schwarzen Löcher haben, erzeugt wurden , we
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Wie groß kann ein Schwarzes Loch bekommen?


Stellare Schwarze Löcher Zahl in den milions in unserer Milchstraße allein. Aber wie groß sie bekommen können?

Schwarze Löcher sind überall im Universum. Eine typische Galaxie könnte Millionen von stellaren Schwarzen Löcher haben, erzeugt wurden , wenn ein massiver Stern explodiert (dies ist in der Regel die Art , die Sie denken, wenn Sie denken , "schwarzes Loch").

Aber einige schwarze Löcher sind wahre Monster, mit Millionen oder sogar Milliarden Mal der Sonnenmasse. Wir sind der Meinung, dass jede große Galaxie eine dieser Schwarzen Löcher in ihrem Kern. Studie um Studie hat gezeigt, dass diese schwarzen Löcher haben eine symbiotische Beziehung mit ihren Wirtsgalaxien auch vor, mit ihnen als jeweils aus Milliarden von Jahren wächst zusammen.

Wir wissen, dass Galaxien kann ziemlich groß werden. Es muss man sich fragen: Wie groß können diese schwarzen Löcher bekommen?

Es ist eine gute Frage, und überraschend schwer zu beantworten. Zwar gibt es eine Reihe von Möglichkeiten zu "wiegen" ein schwarzes Loch sind (wirklich, messen ihre Masse), aber die schiere Anzahl von Galaxien gibt, diese Methoden gegeben hart sein kann, in großem Maßstab umzusetzen (Ich schrieb fast "Masse produziert Basis "aber dachte, dass schiebt das Wortspiel zu viel). Trotzdem haben wir ein paar ganz Großen gefunden, und das kann uns helfen, herauszufinden, was die obere Grenze ihrer Größe sein könnten.

Jetzt kümmern Sie, gibt es theoretisch keine Obergrenze für sie. Sie könnten, wenn Sie gottähnliche Kräfte hatte, jedes einzelne Bit der Materie im Universum zu sammeln, stopfen sie in einem Ort, und haben eine wirklich und buchstäblich kosmische schwarzes Loch mit einem sextillion mal der Sonnenmasse. Mehr oder weniger.

Aber realistisch ist das nicht möglich. Die Materie ist im ganzen Universum in Form von Sternen, Gas, dunkle Materie verteilt, und so weiter. Die größten schwarzen Löcher, die heute tatsächlich existieren würde wahrscheinlich groß sein müssen geboren, und dann im Laufe der Zeit wachsen. Je mehr praktische Frage ist, was ist das größte schwarze Loch praktisch möglich ist gerade jetzt?

Einige Astronomen sahen in diesem, und fand , was die Antwort sein kann : Die massiven schwarzen Löcher wahrscheinlich heute im Universum existieren , sind etwa 10 Milliarden Mal die Masse der Sonne

Das ist immer noch ziemlich dang massiv. Die supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, unserer Heimatgalaxie ist rund 4 Millionen Sonnenmassen, so dass diese Monster könnte mehr als 2000-mal mehr Masse (ultramassive schwarze Löcher oder UMBHs genannt)!

Wie kann eine solche Tiere gibt es?

Wie groß kann ein Schwarzes Loch bekommen?

In der Frühzeit des Universums, sammelte dunkle Materie entlang riesige Fäden Hunderte von milions Lichtjahre lang, wie in diesem astrophysikalische Simulation dargestellt.

Um dies zu beantworten, sahen die Astronomen an, wie schwarze Löcher in erster Linie bilden, und wie sie wachsen konnten. Im frühen Universum, wenn es weniger als eine Milliarde Jahre oder so alt, lagen die Dinge anders. Galaxies waren in ihren frühesten Stadien der Bildung, und das Universum war vor allem Gas und dunkler Materie. Die dunkle Materie wurde entlang riesige Filamente verteilt, und seine Schwerkraft gezogen normale Materie darauf zu. Dies waren die ersten Strukturen, die Gerüste, auf denen Galaxien bilden würden.

... Und große schwarze Löcher, auch. Unter diesen Bedingungen gibt es zwei Möglichkeiten Schwarzen Löcher gebildet haben könnte. Der erste ist , dass das Gas in großen Sterne gesammelt, weit größer als heute existieren können, mit mehr als 100 oder vielleicht sogar 1.000 - fachen Masse der Sonne Diese Sterne können heute nicht existieren; das Vorhandensein von schweren Elementen macht die Sterne zu heiß, und etwas mehr als 100 oder so mal Masse der Sonne bekommt so energisch sie sich auseinanderreißen würde. Aber im frühen Universum diese schweren Elemente wurden noch nicht erstellt (sie innerhalb massiver Sterne bilden, wie es passiert), und alles, was da war Wasserstoff, Helium, und ein ganz klein wenig von Lithium. Diese Ur-Sterne hätte sehr kurzes Leben gelebt, geblasen, und dann riesige schwarze Löcher entstehen, wenn ihre Kerne brach zusammen. Im Laufe der Zeit würde zeichnen diese erste schwarze Löcher Materie um dann in, wächst enorm.

Der zweite Weg, um große frühe schwarze Löcher bilden konnte, war die Dunkle Materie als Trichter. Diese riesige Filamente aus dunkler Materie würde Kanal normale Materie nach unten in festen Knoten des Materials. Die Strömung könnte ich so schnell gewesen, dass es einfach keine Zeit, zuerst einen Stern zu bilden; stattdessen brach die direkt in ein schwarzes Loch. In diesem Sinne wurden die schwarzen Löcher von "Samen" gebildet; ein schwarzes Loch wurde geboren und wuchs dann schnell.

Beide Szenarien-Sterne und Samen-physikalisch möglich ist, und kann ein schwarzes Loch mit eine Milliarde Mal der Sonnenmasse in einer Milliarde Jahre nach dem Urknall erzeugen.

Wie groß kann ein Schwarzes Loch bekommen?


Kunstwerk, das zwei riesige schwarze Löcher einander umkreisen, auf einem langsamen Todesspirale, die in ihrer Zusammenführung in einem größeren schwarzen Loch enden wird.

Aber das ist nur der Anfang. Um so groß, wie wir sie heute sehen, müssen sie wachsen. Sie können das tun, indem Sie einfach mehr Material (die dunkle Materie, die sie zunächst gefüttert kann es helfen) zu essen. Aber denken Sie daran, nicht lange, nachdem sie diese schwarzen Löcher geboren wurden, hatten Galaxien um sie herum wächst. Da längere Zeiträume können Galaxien kollidieren und verschmelzen. Wenn sie es tun, können die schwarzen Löcher in ihren Zentren als auch fusionieren. In Galaxienhaufen kann es durch ihre Schwerkraft Tausende von Galaxien alle miteinander verbunden sein. In Anbetracht angemessenen Wachstumsraten prognostizieren die theoretischen Modelle schwarze Löcher auf 10 Milliarden-fachen Masse der Sonne über das Alter des Universums wachsen kann.

Und das ist, wie wir ultramassive schwarze Löcher heute erhalten konnten. Dennoch ist diese Theorie. Was Beobachtungen?

Um diese Zahlen zu überprüfen, verglichen die Astronomen in der neuen Studie , was sie erwarten zu sehen , heute im Vergleich zu was in Galaxien tatsächlich beobachtet wird . Wie misst man ein schwarzes Loch? Indirekt: Wie schwarze Löcher auf Materie füttern, bildet das Material eine wirbelnde Scheibe um ihn herum. Dies wird sehr heiß, und glüht. Wenn die Temperatur Millionen Grad erreicht (die terrifyingly, es kann und wird) wird es Röntgenstrahlen emittieren, und diejenigen aus der riesigen Entfernungen zu sehen ist.

Wir sehen viele dieser "aktiven Galaxien" im frühen Universum, und sie wurden Röntgenstrahlen Ausgießen, deren zentrale Schwarze Löcher Bedeutung gefräßig fütterten. Während dieser Zeit waren sie sehr effizient bei der Masse zu gewinnen, und könnte riesige wachsen. Aber wie groß? Und wie viele große diejenigen tun , die wir heute zu erwarten?

Es wurden Untersuchungen von Schwarzen Löchern in Galaxien genommen worden, und zum Beispiel einer von ihnen fand eine Handvoll UMBHs aus den Tausenden von Galaxien sie sahen. Es stellt sich heraus , dass es ein Problem: Unter der Annahme , dass heller Galaxien bedeutet mehr große schwarze Löcher, die Astronomen die neue Studie tun vorhergesagt sollte es Tausende sein.

Offensichtlich war etwas nicht in Ordnung. Sie denken, dass ihre Annahme, dass Sie einfach die Helligkeit schwarzes Loch Wachstum extrapolieren kann nicht auf der High-End funktioniert. Eine Erklärung dafür ist, dass wir Schwarze Löcher sind schlampig Esser wissen. Die enorme Menge an Licht , die Platte aussendet kann eine große Wind von Partikeln blasen nach außen, und das kann nach innen die Materiestrom drosseln. Wenn schwarze Löcher versuchen, zu schnell zu essen, trocknet ihre Nahrung auf!

Als sie das entfielen, fanden die Astronomen ihre Zahl mit Beobachtungen besser ausrichten. Interessanterweise zeigen diese Beobachtungen, dass die meisten massiven schwarzen Löcher, die wir heute sehen, wirklich rund 10 Milliarden Sonnenmassen sind, über das, was die Modelle vorhergesagt.

Wie viele von ihnen sehen wir? Laufen die Zahlen prognostizieren sie dort ein UMBH in einem Volumen von Raum sein sollte 3x10 26 Kubiklichtjahre umfasst: ein Würfel etwa 700 Millionen Lichtjahre über eine Seite.

Das ist ein unglaublich umwerfend großen Raumvolumen, das heißt, es gibt nicht zu viele dieser Monster. Es gibt etwa eine Million Galaxien innerhalb dieser Entfernung von uns, und die Quoten sind nur ein ein UMBH in ihm hat.

Dennoch sollten wir ein paar dieser Monster sehen, ob wir das Universum tiefer sondieren. Diese Arbeit wird nun getan, um den größten und hellsten Galaxien suchen wir können, und ohne Zweifel wird für eine lange Zeit fortgesetzt werden. Die Untersuchung der größten schwarzen Löcher im Kosmos ist dauerhaft Arbeit. Es gibt eine Menge von ihnen zu finden, und sie sind wahrscheinlich wirklich weit weg.

Und es ist wichtig, Arbeit, auch. Wenn das Universum die Größen der Dinge begrenzt, dann gibt es einen Grund dafür. Vielleicht gab es keine Zeit für schwarze Löcher noch größer zu wachsen. Vielleicht ist ihre gesamte Wachstumsrate begrenzt. Vielleicht größeren existieren und sie sind so selten, wir haben sie noch nicht gesehen.

All diese Tatsachen sagen uns, über die Bedingungen im frühen Universum, und wie es seither zu heute verändert hat. Und all das spielt seine Rolle in das größere Bild der Wissenschaft selbst: Der Versuch, zu verstehen, wie wir hier haben, und warum das Universum so, wie es ist. Ich finde es positiv packend, dass wir darüber nachdenken und versuchen, solche Probleme zu lösen.

Und der größten Schwarzen Löcher im Universum denken zu können als Puzzleteile in diesem Gesamtbild ist ziemlich cool, auch.

Oh, ein letzter Hinweis: Diese UMBHs sind die Größe sind sie jetzt, weil das Universum nur etwa 14 Milliarden Jahre alt ist. Aber die Zeit vergeht, und in den nächsten paar Billionen, Billi und octillion Jahre noch-schließlich diese schwarzen Löcher werden die meisten alles, was in ihren Galaxien verbrauchen, und wachsen immer noch Huger. Sie werden die Sterne überdauern und möglicherweise sogar die Materie selbst! In einer Zukunft, so fern die Zahlen fast bedeutungslos sind, werden sie die einzigen großen Objekten im ganzen Kosmos sein ... und sogar werden sie schließlich sterben. Ich spreche über diese in Crashkurs Astronomie: Tief Zeit. Wenn es dort eine Lektion fürs Leben ist, fühlen Sie sich frei, es zu erwägen.

Tipp o 'der Akkretionsscheibe zu Randall Munroe, die diese Studie in einem erwähnt Was wäre , wenn? Comic über, von allen Dingen, Glühwürmchen.

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