Ученые выяснили, как галактики питают свои сверхмассивные черные дыры

Это моделирование, начатое в Северо-Западном университете, является первым, в котором очень подробно показано, как газ течет через Вселенную вплоть до центра сверхмассивной черной дыры. В то время как другие симуляции моделировали рост черной дыры, это первая компьютерная симуляция, достаточно мощная, чтобы всесторонне учесть многочисленные силы и факторы, влияющие на эволюцию сверхмассивных черных дыр.

Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.

Моделирование также дает редкое представление о загадочной природе квазаров, которые представляют собой невероятно светящиеся, быстрорастущие черные дыры. Квазары, одни из самых ярких объектов во Вселенной, часто даже затмевают целые галактики.

«Свет, который мы наблюдаем от далеких квазаров, получает энергию, когда газ падает в сверхмассивные черные дыры и при этом нагревается», - сказал Клод-Андре Фошер-Жигер из Northwestern, один из ведущих авторов исследования.

«Наше моделирование показывает, что структуры галактик, такие как спиральные рукава, используют гравитационные силы, чтобы «затормозить» газ, который в противном случае вечно вращался бы вокруг центров галактик. Этот механизм разрушения позволяет газу вместо этого падать в черные дыры, а гравитационные тормоза или крутящие моменты достаточно сильны, чтобы объяснить наблюдаемые нами квазары», - добавил он.

Сверхмассивные черные дыры, эквивалентные массе миллионов или даже миллиардов солнц, могут проглотить в 10 раз больше массы Солнца всего за один год. Но в то время как одни сверхмассивные черные дыры получают постоянный приток пищи, другие бездействуют на миллионы лет только для того, чтобы внезапно проснуться с неожиданным притоком газа. Однако, ученые так и не могли понять, как газ течет через Вселенную, питая сверхмассивные черные дыры.

До сих пор теоретики разрабатывали объяснения, основанные на соединении воедино различных идей о том, как материя в галактиках втискивается в самую внутреннюю одну миллионную часть размера галактики. Чтобы раскрыть эту загадку, исследовательская группа разработала новое моделирование, которое объединяет многие ключевые физические процессы, включая расширение Вселенной и галактического окружения в больших масштабах, гидродинамику гравитационного газа и обратную связь от массивных звезд.

«Мощные события, такие как сверхновые, выделяют много энергии в окружающую среду, и это влияет на развитие галактикир. Поэтому нам нужно включить все эти детали и физические процессы, чтобы получить точную картину», - сказал Даниэль Англес-Алькасар, доцент Университета Коннектикута и бывший сотрудник CIERA в группе Фоше-Жигера, является первым автором статьи.

Основываясь на предыдущей работе в рамках проекта FIRE («Обратная связь в реалистичной среде»), новая технология значительно увеличивает разрешение модели и позволяет отслеживать движение газа по галактике с более чем в 1000 раз лучшим разрешением, чем это было возможно ранее.

«Другие модели могут рассказать вам много деталей о том, что происходит в непосредственной близости от черной дыры, но они не содержат информации о том, что делает остальная часть галактики, или тем более о том, что делает окружающая среда вокруг галактики. Оказывается, очень важно соединить все эти процессы одновременно», - заявил Англес-Алькасар.

«Само существование сверхмассивных черных дыр удивительно, но нет единого мнения о том, как они образовались. Причина, по которой сверхмассивные черные дыры так трудно объяснить, заключается в том, что для их образования требуется втиснуть огромное количество материи в крошечное пространство. Как вселенной это удается? До сих пор теоретики разрабатывали объяснения, основанные на соединении воедино различных идей о том, как материя в галактиках втискивается в самую внутреннюю одну миллионную часть размера галактики», - сказал Фошер-Жигер.

С помощью нового моделирования исследователи могут наконец смоделировать, как это происходит. Например, новое моделирование поможет исследователям понять происхождение сверхмассивной черной дыры в центре нашей собственной галактики Млечный Путь, а также сверхмассивной черной дыры в центре галактики Мессье 87. Затем исследователи стремятся изучить большие статистические популяции галактик и их центральных черных дыр, чтобы лучше понять, как черные дыры могут образовываться и расти в различных условиях.

Ранее Курсор писал, что ученые предположили, что сферы Дайсона вокруг черных дыр могут быть источником энергии для инопланетян. Сферы Дайсона — это теоретические мегаструктуры, которые развитые цивилизации могут использовать для извлечения как можно большего количества энергии из звезды.

Курсор также сообщал, что астрономы пытаются выяснить, как Вселенная отражается возле черных дыр. Давно известно, что вблизи черных дыр пространство искривлено настолько, что даже лучи света могут огибать их несколько раз.

Физики впервые подтвердили одну из теорий Стивена Хокинга о черных дырах. Физики впервые экспериментально подтвердили одну из теорий Стивена Хокинга о черных дырах. Теорема Хокинга предсказала, что площадь горизонта событий черной дыры никогда не может уменьшиться.

Курсор также писал о катаклизме нового типа в космосе: обнаружено первое слияние черной дыры и нейтронной звезды.

Астрономы обнаружили рекордную черную дыру. Объект находится на расстоянии 12,7 млрд. световых лет от Земли.

Ученые обнаружили необычную черную дыру. Новое исследование показало, что самая первая обнаруженная черная дыра намного больше, чем предполагалось.

Курсор уже сообщал, что ученые опровергли популярное представление о черных дырах. Астрофизики Массачусетского университета в Дартмуте и Университета Род-Айленда опровергли популярное представление о черных дырах, так называемую «теорему об отсутствии волос».

Зафиксировано столкновение черной дыры с загадочным объектом. Астрофизики из нескольких университетов США зафиксировали столкновение черной дыры с объектом, «который не должен существовать».

Стало известно, что ученые предсказали гибель необычной черной экзопланеты.

Ранее Курсор писал, что 20 планет за пределами Солнечной системы более пригодны для жизни, чем Земля, а астрономы уже назвали четыре самые многообещающие планеты для жизни.

Напомним, Курсор сообщал о том, что астрономы обнаружили новые теплые экзопланеты, а также раскрыли тайну самой загадочной галактики.