Bryde den supermassive sorte hul hastighedsgrænse

En ny computersimulering hjælper med at forklare eksistensen af ​​forvirrende supermassive sorte huller observeret i det tidlige univers. Simuleringen er baseret på en computerkode, der bruges til at forstå koblingen af ​​stråling og visse materialer.

"Supermassive sorte huller har en hastighedsgrænse, der styrer, hvor hurtigt og hvor stort de kan vokse, "sagde Joseph Smidt fra Theoretical Design Division ved Los Alamos National Laboratory, "Den relativt nylige opdagelse af supermassive sorte huller i den tidlige udvikling af universet rejste et grundlæggende spørgsmål, hvordan blev de så store så hurtigt? "

Ved hjælp af computerkoder udviklet i Los Alamos til modellering af interaktion mellem stof og stråling i forbindelse med laboratoriets lagerforvaltningsmission, Smidt og kolleger skabte en simulering af kollapsende stjerner, der resulterede i, at der dannes supermassive sorte huller på kortere tid end forventet, kosmologisk set, i de første milliarder år af universet.

"Det viser sig, at selvom supermassive sorte huller har en væksthastighedsgrænse, visse typer massive stjerner gør det ikke, "sagde Smidt." Vi spurgte, hvad hvis vi kunne finde et sted, hvor stjerner kunne vokse meget hurtigere, måske på størrelse med mange tusinde soler; kunne de danne supermassive sorte huller på kortere tid? "

Det viser sig, at Los Alamos -computermodellen ikke kun bekræfter muligheden for hurtig supermassiv dannelse af sorte huller, men passer også til mange andre fænomener med sorte huller, der rutinemæssigt observeres af astrofysikere. Forskningen viser, at de simulerede supermassive sorte huller også interagerer med galakser på samme måde, som man observerer i naturen, herunder stjernedannelseshastigheder, galaksetæthedsprofiler, og termiske og ioniseringshastigheder i gasser.

"Dette var stort set uventet, "sagde Smidt." Jeg troede, at denne idé om at dyrke en massiv stjerne i en særlig konfiguration og danne et sort hul med den rigtige slags masser var noget, vi kunne tilnærme, men at se det sorte hul fremkalde stjernedannelse og drive dynamikken på måder, som vi har observeret i naturen, var virkelig prikken over i'et. "

Et centralt missionområde ved Los Alamos National Laboratory er at forstå, hvordan stråling interagerer med visse materialer. Fordi supermassive sorte huller producerer enorme mængder varm stråling, deres adfærd hjælper med at teste computerkoder designet til at modellere koblingen af ​​stråling og stof. Koderne bruges, sammen med store og små eksperimenter, for at sikre sikkerheden, sikkerhed, og effektiviteten af ​​det amerikanske atomafskrækkende middel.

"Vi er nået til et punkt i Los Alamos, sagde Smidt, "med de computerkoder, vi bruger, den fysiske forståelse, og supercomputere, at vi kan foretage detaljerede beregninger, der replikerer nogle af de kræfter, der driver universets udvikling. "

Forskningsartikel tilgængeligt på arxiv.org/pdf/1703.00449.pdf