Imaginea de simulare DCBH arată densitatea (stânga) și temperatura (dreapta) ale unei galaxii timpurii. Undele de șoc supernovate pot fi văzute extinderea din centru, motiv pentru care galaxia se prăbușește și se încălzește.
Găurile negre se formează în procesul de moarte a unei stele, ceea ce permite materiei să se rostogolească într-un obiect extrem de dens, din care nici lumina nu poate scăpa. Oamenii de știință cred că găurile negre masive pot fi create la nașterea unei galaxii, dar nimeni nu a putut să privească în trecutul îndepărtat pentru a observa condițiile pentru prăbușirea directă a găurilor negre (DCBH).
Telescopul spațial James Webb, programat pentru lansare în 2021, va avea ocazia să privească în universul timpuriu pentru a vedea o galaxie cu o gaură neagră masivă. Acum avem o simulare creată de cercetători de la Institutul de Tehnologie din Georgia. Arată ce să caute în viitorul DCBH.
Prima simulare presupune că formarea unor asemenea găuri negre va fi însoțită de tipuri speciale de radiații intense, inclusiv raze X și raze UV, care se deplasează spre lumina IR când se apropie de telescop. De asemenea, a fost surprinzător faptul că găurile negre ar putea crea stele uriașe fără metale. În centrul multor galaxii mari sunt găuri negre supermassive, procesul de formare și creștere a cărora nu a putut fi observat. Prin urmare, a apărut o presupunere că ar fi putut să apară la nașterea galactică. Apoi, formarea DCBH ar fi inițiată de prăbușirea unui nor de gaze în timpul creării timpurii a galaxiei. Dar este important să înțelegem exact ce să căutăm în spectre cu ajutorul telescopului viitor.
Crearea unei găuri negre poate dura un milion de ani. Supercomputerul Stampede a permis să ruleze o simulare concentrată pe efectele formării DCBH. Modelarea sa bazat pe primele principii fizice, cum ar fi gravitatea, radiația și hidrodinamica.
O imagine simulată cu radiație UV demonstrează modul în care spiralele de gaz încălzite se află într-o gaură neagră centrală
Dacă se formează mai întâi o galaxie și apoi o gaură neagră în centru, atunci ar trebui să apară un tip de semnătură. Dar dacă gaura neagră vine mai întâi? Oamenii de știință doreau să știe dacă să se aștepte la alte diferențe fizice. Simularea derivă informații despre densitate și temperatură pentru a prezice exact ce va vedea telescopul.
Găurile negre petrec aproximativ un milion de ani pentru a forma. În simularea DCBH, primul pas implică prăbușirea gazului într-o stea supermazivă (100.000 de ori mai masivă decât Soarele). Steaua este apoi supusă instabilității gravitationale și se prăbușește în sine, creând o gaură neagră masivă. Radiatia gaurilor negre declanseaza formarea starurilor pe o perioada de 500.000 de ani. Stelele primei generații par a fi mai masive, din moment ce trăiesc mult mai puțin. În primele 5-6 milioane de ani, ele explodează ca supernove. După aceea, gaura neagră se calmează, ceea ce duce la o confruntare între razele EM și gravitatea proprie. Aceste cicluri acoperă încă 20-30 de milioane de ani.
Găurile negre sunt comune în spațiu, astfel încât oamenii de știință speră că un număr suficient de imagini vă va permite să prindeți unul dintre aceste tipuri. Astfel, va fi posibil să înțelegem mai profund în procesul evoluției galactice.
Cercetătorii au fost surprinși de formarea de stele în jurul DCBH, dar în retrospectivă acest lucru pare logic. Ionizarea creată va duce la reacții fotochimice capabile să declanșeze nașterea stelară. Aceasta este una dintre marile ghicitori universale, așa că cercetătorii speră că munca lor va duce la răspunsuri mult așteptate.
