Раскрытие тайны массивных черных дыр и квазаров с помощью суперкомпьютерного моделирования

В центре галактик, как и наш Млечный Путь, находятся массивные черные дыры, окруженные вращающимся газом. Некоторые ярко светят, имея постоянный запас топлива, в то время как другие бездействуют на миллионы лет только для того, чтобы проснуться с неожиданным притоком газа. Остается загадкой, как газ течет по Вселенной, питая эти массивные черные дыры.


Доцент кафедры физики Калифорнийского университета Даниэль Англес-Алькасар, ведущий автор статьи, опубликованной сегодня в Астрофизический журнал, отвечает на некоторые вопросы, связанные с этими массивными и загадочными особенностями Вселенной, с помощью новых мощных симуляторов.

« играют ключевую роль в эволюции галактик, и мы пытаемся понять, как они растут в центрах галактик», – говорит Англес-Алькасар. «Это очень важно не только потому, что черные дыры сами по себе являются очень интересными объектами как источники гравитационных волн и всевозможных интересных вещей, но и потому, что нам нужно понимать, что делают центральные черные дыры, если мы хотим понять, как галактики эволюционируют “.

Англес-Алькасар, который также является младшим научным сотрудником Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон, говорит, что для ответа на эти вопросы необходимо создать модели, достаточно мощные, чтобы учесть многочисленные силы и факторы, которые играют в этом процессе. В предыдущих работах рассматривались либо очень большие масштабы, либо самые маленькие шкалы, «но было нелегко изучить весь диапазон одновременно соединенных шкал».

Формирование галактики, как говорит Англес-Алькасар, начинается с ореола темной материи, которая доминирует над массой и гравитационным потенциалом в этой области, и начинает притягивать газ из своего окружения. Звезды образуются из плотного газа, но некоторые из них должны достичь центра галактики, чтобы накормить черную дыру. Как весь этот газ попадает туда? Для некоторых черных дыр это связано с огромным количеством газа, в десять раз превышающим массу Солнца или более, которое было проглочено всего за один год, говорит Англес-Алькасар.

«Когда растут очень быстро, мы называем их квазарами», – говорит он. «Они могут иметь массу, в миллиард раз превышающую массу Солнца, и могут затмевать все остальное в галактике. Внешний вид квазаров зависит от того, сколько газа они добавляют в единицу времени. Как нам удается сбрасывать такое количество газа к центру галактики и достаточно близко, чтобы черная дыра могла захватить ее и вырасти оттуда? “

Новое моделирование дает ключевое понимание природы квазаров, показывая, что сильные гравитационные силы звезд могут искривлять и дестабилизировать газ в разных масштабах, а также вызывать приток газа, достаточный для питания светящегося квазара в эпоху пика активности галактик.

Визуализируя эту серию событий, легко увидеть сложность их моделирования, и Англес-Алькасар говорит, что необходимо учитывать множество компонентов, влияющих на эволюцию черной дыры.

«Наше моделирование включает многие ключевые физические процессы, например, гидродинамику газа и то, как он развивается под действием сил давления, гравитации и обратной связи от массивных звезд. Мощные события, такие как сверхновые, вводят много энергии в окружающую среду. среда, и это влияет на развитие галактики, поэтому нам нужно включить все эти детали и физические процессы, чтобы получить точную картину ».

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments