Najnowsze symulacje komputerowe pozwalają wytłumaczyć istnienie zagadkowych supermasywnych czarnych dziur obserwowanych we wczesnym Wszechświecie. Symulacja jest oparta na kodzie komputerowym wykorzystywanym do zrozumienia sprzężenia promieniowania z określonymi materiałami.

Supermasywne czarne dziury charakteryzują się ograniczeniem prędkości, które  określa jak szybko i jak duże mogą urosnąć – mówi Joseph Smidt z Los Alamos National Laboratory. Stosunkowo nowe odkrycie supermasywnych czarnych dziur na wczesnych etapach rozwoju Wszechświata zmusiły naukowców do postawienia fundamentalnego pytania: w jaki sposób one tak wcześnie tak bardzo urosły?

Wykorzystując kody komputerowe opracowane w Los Alamos do modelowania interakcji materii z promieniowaniem Smidt wraz ze współpracownikami stworzył symulację zapadania się gwiazd, które prowadzi do powstania supermasywnych czarnych dziur jeszcze w pierwszym miliardzie lat istnienia Wszechświata, czyli znacznie szybciej niż dotąd oczekiwano.

Okazuje się, że choć supermasywne czarne dziury mają ograniczenie prędkości wzrostu, określone typy masywnych gwiazd już nie – mówi Smidt. Zadaliśmy sobie zatem pytanie, co by było gdyby udało nam się znaleźć miejsce gdzie gwiazdy mogły powstawać znacznie szybciej osiągając rozmiary tysiące razy większe od masy Słońca i czy mogłyby one odpowiadać za szybkie powstawanie supermasywnych czarnych dziur?

Okazało się, że model komputerowy z Los Alamos nie tylko potwierdził możliwość szybkiego powstawania supermasywnych czarnych dziur lecz także potwierdza wiele innych zjawisk dotyczących czarnych dziur a regularnie obserwowanych przez astrofizyków. Badania wskazują, że symulowane supermasywne czarne dziury oddziałują także z innymi galaktykami w sposób obserwowany przez naukowców – w modelu i w rzeczywistości obserwujemy takie samo tempo procesów gwiazdotwórczych, profile gęstości galaktyk czy tempo jonizacji gazów.

To zupełnie nieoczekiwane – przyznaje Smidt.  Wydawało mi się, że idea powstawania masywnej gwiazdy w specjalnej konfiguracji, a następnie powstawania czarnej dziury o odpowiedniej masie to coś co może nam się uda przybliżyć, jednak fakt, że udało nam się zaobserwować, że taka czarna dziura prowokuje procesy gwiazdotwórczy i napędza dynamikę otoczenia w sposób, który faktycznie obserwujemy to wisienka na torcie.

Źródło: Los Alamos Laboratory

Artykuł naukowy: https://arxiv.org/pdf/1703.00449.pdf

By Radek Kosarzycki

Popularyzator astronomii. Redaktor w Spider's Web.