Шта је нахранило ране црне рупе омогућавајући њихов врло брз раст? Ново откриће које су направили истраживачи са Универзитета Царнегие Меллон користећи комбинацију суперкомпјутерских симулација и технологије ГигаПан Тиме Мацхине показује да је дијета космичке „брзе хране“ (танки токови хладног гаса) неконтролирано текла у средиште првих црних рупа, изазивајући они ће бити „надимљени“ и расту брже од било чега другог у Универзуму.
Када је наш Универзум био млад, мање од милијарду година након Великог праска, галаксије су тек почеле да се формирају и расту. Према претходним теоријама, црне рупе су у то време требале бити подједнако мале. Подаци из Слоан Дигитал Ски Сурвеи показали су супротно доказ - супермасивне црне рупе постојале су већ 700 милиона година након Великог праска.
„Слоан Дигитал Ски Сурвеи показао је супермасивне црне рупе са мање од милијарду година. Они су били исте величине као и данас најмасовније црне рупе, старе 13,6 милијарди година “, рекла је Тизиана Ди Маттео, ванредна професорица физике (Универзитет Царнегие Меллон). „Била је то загонетка. Зашто се неке црне рупе формирају тако рано када је потребно читаво доба Универзума да други достигну исту масу? "
Супермасивне црне рупе су највеће црне рупе које постоје - с масама које су милијарде пута веће од Сунца. Већина "нормалних" црних рупа су само око 30 пута веће од Сунца. Тренутно прихваћени механизам за стварање супермасивне црне рупе је кроз галактичка спајања. Један проблем ове теорије и како се она односи на ране супермасивне црне рупе је тај што у раном Универзуму није било много галаксија и оне су биле сувише удаљене једна од друге да би се спојиле.
Руперт Црофт, ванредни професор физике (Универзитет Царнегие Меллон) напоменуо је: „Ако напишете једначине како се формирају галаксије и црне рупе, не чини се да би ове огромне масе могле тако рано да се формирају, али гледамо у небо и ено их."
У настојању да разумеју процесе који су формирали ране супермасивне црне рупе, Ди Маттео, Црофт и Кхандаи створили су МассивеБлацк - највећу космолошку симулацију до сада. Сврха МассивеБлацка је тачно симулирање првих милијарди година нашег универзума. Описујући МассивеБлацк, Ди Маттео је напоменуо: „Ова симулација је заиста гигантска. Највећи је по нивоу физике и стварној запремини. То смо урадили јер смо били заинтересовани да гледамо ретке ствари у свемиру, попут прве црне рупе. Будући да су тако ретке, морате претражити велику количину простора ”.
Црофт и тим започели су симулације користећи познате моделе космологије засноване на теоријама и законима физике модерног дана. "Нисмо ставили ништа лудо. Нема магичне физике, нема додатних ствари. То је иста физика која формира галаксије у симулацијама каснијег универзума “, рекао је Црофт. „Али чаробно, појављују се ови рани квазари, баш као што је примећено. Нисмо знали да ће се појавити. Било је невероватно мерити њихове масе и ићи 'вау! То су тачне праве величине и приказују се тачно у правом тренутку. "То је прича о успеху модерне теорије космологије."
Подаци из МассивеБлацка додани су пројекту ГигаПан Тиме Мацхине. Комбинујући податке МассивеБлацк са пројектом ГигаПан Тиме Мацхине, истраживачи су могли да виде симулацију као да је то филм - лако се помичући кроз симулирани свемир како се формира. Када је тим приметио догађаје који су се чинили интересантним, они су такође могли да зумирају како би гледали догађаје детаљније од онога што су могли да виде у нашем сопственом универзуму помоћу земаљских или свемирских телескопа.
Када је тим зумирао у стварању првих супермасивних црних рупа, видели су нешто неочекивано. Нормална запажања показују да када хладни гас тече према црној рупи, загрева се од судара са осталим оближњим молекулама гаса, а затим се хлади пре уласка у црну рупу. Познат и као "ударно грејање", процес је требао зауставити ране црне рупе да достигну опажене масе. Уместо тога, тим је приметио танке токове хладног густе гасове који струји дуж „нити“ виђених у истраживањима великих размера која откривају структуру нашег универзума. Влакна су омогућила да се гасом директно у средиште црних рупа невероватном брзином пружа им хладна, брза храна. Стална, али неконтролисана потрошња, пружала је механизам да црне рупе расту много брже од оних њихових галактика.
Открића ће бити објављена у Астропхисицал Јоурнал Леттерс.
Ако желите да прочитате више, погледајте доленаведене радове (преко Пхисицс арКсив):
Терапиксело снимање космолошких симулација
Формирање галаксија које угошћују з ~ 6 Квазара
Ране црне рупе у космолошким симулацијама
Хладни токови и први квази
Сазнајте више о Гигапану и МассивеБлацк на: хттп://гигапан.орг/гигапанс/76215/ и хттп://ввв.псц.еду/сциенце/2011/супермассиве/
Извор: Саопштење за универзитет Царнегие Меллон
