Et billede fra ROMULUS computersimulering, der viser en mellemmassegalakse, dets lyse centrale område med dets supermassive sorte hul, og placeringerne (og hastighederne) af "vandrende" supermassive sorte huller (dem, der ikke er begrænset til kernen; 10kpc-markøren svarer til en afstand på omkring 31 tusinde lysår). Simuleringer har studeret udviklingen og overflod af vandrende supermassive sorte huller; i det tidlige univers indeholder de det meste af den masse, der er i sorte huller. Kredit:Ricarte et al. 2021
Enhver massiv galakse menes at være vært for et supermassivt sort hul (SMBH) i centrum. Dens masse er korreleret med massen af de indre områder af dens vært (og også med nogle andre egenskaber), sandsynligvis fordi SMBH vokser og udvikler sig, efterhånden som galaksen selv vokser, gennem fusioner med andre galakser og indfald af materiale fra det intergalaktiske medium. Når materiale finder vej til det galaktiske centrum og samler sig på SMBH, det producerer en aktiv galaktisk kerne (AGN); udstrømninger eller anden feedback fra AGN'en virker forstyrrende for at standse stjernedannelsen i galaksen. Moderne kosmologiske simuleringer sporer nu selvkonsekvent stjernedannelse og SMBH-vækst i galakser fra det tidlige univers til i dag, bekræfter disse ideer.
Fusionsprocessen resulterer naturligvis i nogle SMBH'er, der er lidt forskudt fra midten af den udvidede galakse. Vejen til en enkelt, kombineret SMBH er kompleks. Nogle gange dannes først en binær SMBH, som derefter gradvist smelter sammen til en. Detekterbar gravitationsbølgeemission kan produceres i denne proces. Men fusionen kan nogle gange gå i stå eller blive forstyrret - at forstå hvorfor er en af de vigtigste gåder i SMBH-evolutionen. Nye kosmologiske simuleringer med ROMULUS-koden forudsiger, at selv efter milliarder af års evolution slutter nogle SMBH'er sig ikke til kernen, men ender i stedet med at vandre gennem galaksen.
CfA-astronomen Angelo Ricarte ledede et team af kolleger, der karakteriserede sådanne vandrende sorte huller. Ved at bruge ROMULUS-simuleringerne finder holdet, at i dagens univers (dvs. omkring 13,7 milliarder år efter big bang) omkring ti procent af massen i sorte huller kan være i vandrere. På tidligere tider i universet, to milliarder år efter big bang eller yngre, disse vandrere ser ud til at være endnu mere betydningsfulde og indeholder det meste af massen i sorte huller. Ja, forskerne finder, at i disse tidlige epoker producerer vandrerne også det meste af emissionen, der kommer fra SMBH-befolkningen. I et relateret papir, astronomerne udforsker observationssignaturerne fra den omvandrende SMBH-befolkning.
Forskningen blev offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .