Supersoniske gasstrømme, der er tilovers fra Big Bang, driver massiv sorte hulformation

Et internationalt team af forskere har med succes brugt en supercomputersimulering til at genskabe dannelsen af ​​et massivt sort hul fra supersoniske gasstrømme, der er tilovers fra Big Bang. Deres undersøgelse, udgivet i denne uges Videnskab , viser, at dette sorte hul kan være kilden til fødslen og udviklingen af ​​de største og ældste supermassive sorte huller, der er registreret i vores univers.

"Dette er betydelige fremskridt. Oprindelsen til de uhyrlige sorte huller har været et mangeårigt mysterium, og nu har vi en løsning på det, "sagde forfatter og Kavli -instituttet for universets fysik og matematik (Kavli IPMU) hovedforsker Naoki Yoshida.

Nylige opdagelser af disse supermassive sorte huller, der ligger 13 milliarder lysår væk, svarende til, da universet kun var fem procent af dets nuværende alder, udgøre en alvorlig udfordring for teorien om dannelse og udvikling af sorte huller. De fysiske mekanismer, der danner sorte huller og driver deres vækst, er dårligt forstået.

Teoretiske undersøgelser har antydet, at disse sorte huller er dannet af rester af den første generation af stjerner, eller fra et direkte tyngdekraftsstyrt af en massiv urgassky. Imidlertid, disse teorier har enten svært ved at danne super-massive sorte huller hurtigt nok, eller kræver meget særlige forhold.

Yoshida og JSPS Overseas Research Fellow Shingo Hirano, i øjeblikket ved University of Texas i Austin, identificerede en lovende fysisk proces, hvorigennem et massivt sort hul hurtigt kunne dannes. Nøglen var at inkorporere effekten af ​​supersoniske gasbevægelser med hensyn til mørkt stof. Teamets supercomputersimuleringer viste, at der var dannet en massiv klump mørkt stof, da universet var 100 millioner år gammelt. Supersoniske gasstrømme genereret af Big Bang blev fanget af mørkt stof for at danne en tæt, turbulent gassky. Inde, en protostjerne begyndte at danne sig, og fordi den omgivende gas leverede mere end nok materiale til, at den kunne fodre med, stjernen kunne vokse sig ekstremt stor på kort tid uden at frigive meget stråling.

"Når vi nåede massen på 34, 000 gange vores sols stjernen kollapsede af sin egen tyngdekraft, efterlader et massivt sort hul. Disse massive sorte huller født i det tidlige univers fortsatte med at vokse og smelte sammen til at blive et supermassivt sort hul, "sagde Yoshida.

"Taletætheden af ​​massive sorte huller er afledt til at være cirka en pr. Volumen på tre milliarder lysår på en side-bemærkelsesværdigt tæt på den observerede antal tæthed af supermassive sorte huller, "sagde Hirano.

Resultatet af denne undersøgelse vil være vigtig for fremtidig forskning i væksten af ​​massive sorte huller. Især med det øgede antal sorte hulobservationer i det fjerne univers, der forventes at blive foretaget, når NASAs James Webb -rumteleskop bliver lanceret næste år.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Videnskab den 28. september.