Simulările pe computer realizate de astrofizicieni de la Universitatea Tohoku din Japonia au condus spre o nouă teorie asupra originii găurilor negre super-masive. În această teorie precursoarele găurilor negre super-masive cresc prin înghițirea nu numai de gaz interstelar, ci și a unor stele mici. Aceasta pare să explice numărul mare de găuri super-masive observate în prezent.
Aproape fiecare galaxie din Universul modern deține o gaură neagră super-masivă în centrul său. Acestea pot deține uneori și 10 miliarde de mase solare. Însă originea lor reprezintă încă unul dintre cele mai mari mistere ale astronomiei. O teorie larg agreată este modelul colapsului direct, în care norii primordiali de gaz interstelar colapsează sub propria gravitație, pentru a forma stele super-masive care apoi se transformă în găuri super-masive. Însă studiile anterioare au arătat validitatea acestui model numai în condiții de puritate a gazului, hidrogen sau heliu. Elementele mai grele, cum ar fi carbonul sau oxigenul modifică dinamica gazului, producând colapsul gazului prin fragmenrarea în nori mai mici care formează stele mici individuale, mai degrabă decât câteva stele super-masive. Iar colapsul direct al gazului pur nu poate explica numărul mare de găuri negre super-masive observate în prezent.
Sunmyon Chon, coleg postdoctoral la Societatea Japoneză pentru Promovarea Științei și Universitatea Tohoku, împreună cu echipa sa, au utilizat super-computerul ATERUI II, de la Observatorul Astronomic Național al Japoniei pentru a efectua simulări de înaltă rezoluție 3D pe termen lung, pentru a testa posibilitatea ca stelele super-masive să se fi foermat chiar și în condițiile gazelor îmbogățite cu elemente grele. Formarea stelelor în nori de gaz, incluzând elemente grele, a fost dificil de simulat, din cauza costului de calcul al simulării divizării violente a gazului, însă avansul realizat în puterea de calcul, în mod special viteza de calcul a lui ATERUI II, lansat în 2018, a permis echipei să depășească această provocare. Iar aceste noi simulări permit studierea mai detaliată a formării stelelor din norii de gaz.
Contrar predicțiilor anterioare, echipa de cercetare a găsit că stelele super-masive se pot totuși forma din nori de gaz îmbogățit cu elemente grele. Așa cum era de așteptat, norul de gaz s-a fragmentat violent, formându-se mai multe stele mici. Cu toate acestea, apare o puternică concentrare de gaz scurs către centrul norului; stelele mai mici sunt atrase de acest flox captor și sunt apoi înghițite de stelele masive din centru. Simulările au condus la formarea unei stele de 10.000 de ori mai masive decât Soarele. ”Este pentru prima dată când a fost posibil să arătăm în detaliu formarea precursorului unei găuri negre mari în nori îmbogățiți cu elemente grele,” a spus Chon.
Noul model arată că nu doar gazul primordia, ci și gazul conținând elemente grele poate forma stele gigante, care sunt semințele unor găuri negre super-masive,” a adăugat profesorul Kazuyuki Omukai, de la Universitatea Tohoku.
Sursa: Phys.org; Image descriptio: Captură a unor simulări arătând distribuția materiei în Univers la momentul formării găurii negre (sus) și densitatea distribuției norilor de gaz producători de găuri negre (jos). Punctele negre, aproape de centrul figurii reprezintă stelele masive considerate că vor evolua în timp într-o gaură neagră. Punctele albe reprezintă stelele mai mici, cu mase sub zece mase solare, formate de fragmentarea norului de gaz. Multe dintre stelele mai mici fuzionează cu stelele super-masive din centru, permițând stelelor masive să crească eficient. Credit: Sunmyon Chon; Traducere și adaptare: Crișan Ciprian.
