Simulering viser, hvordan stjernekollisioner giver næring til massive sorte huller

Simuleringer ledet af forskere ved University of California, Santa Cruz og University of California, Berkeley, fandt ud af, at sådanne kollisioner kan have en betydelig indvirkning på den varme gas og støvede materiale, der omgiver supermassive sorte huller, og ændre forholdene i de områder, hvor nye stjerner er født. Resultaterne af forskerholdets simuleringer er indstillet til at blive offentliggjort i The Astrophysics Journal.

"Vi er særligt interesserede i, hvad der sker med gassen, når en stjerne interagerer med et supermassivt sort hul," sagde Ryan Pfeifle, en Ph.D. kandidat ved UC Santa Cruz og den første forfatter af papiret. "Hvis nok gas kan sættes på en bestemt bane, kan den falde direkte ned på det sorte hul, hvilket fører til hurtig vækst og dannelsen af ​​'aktive galaktiske kerner', hvor rigelige mængder stråling og plasmastråler udsendes fra omgivelserne. det sorte hul. At forstå detaljerne i denne proces er et af hovedmålene med dette arbejde."

Supermassive sorte huller er til stede i centrene af næsten alle galakser, og dem, der aktivt opsamler gas fra deres omgivelser, er kendt som aktive galaktiske kerner, blandt de lyseste og mest energiske objekter i universet. En måde at dyrke disse sorte huller på er gennem kollisioner med stjerner, som kan trækkes ind af den enorme tyngdekraft og strækkes fra hinanden af ​​tidevandskræfter.

Forskernes simuleringer afslører de detaljerede veje, hvorved gas i galaksernes centre mister energi, køler ned og falder mod det sorte hul. Denne gas kan stamme fra stjerner, som det sorte hul har forstyrret, eller fra selve galaksen. Simuleringerne viser, at materialet danner strømme, der flyder langs bestemte stier, kaldet "tabskegler", som fører direkte mod det sorte hul.

"Gas, der har nok energi til at overvinde denne potentielle energibarriere, kan ende i baner, der bliver mere og mere excentriske - svarende til kometer omkring Solen," sagde medforfatter Enrico Ramirez-Ruiz, professor i astronomi og astrofysik ved UC Santa Cruz. "Disse meget elliptiske baner bringer gassen tæt nok på det sorte hul til at falde i."

Simuleringerne viser også, at gasstrømmen mod det sorte hul kan blive turbulent, som en flod med mange hvirvler og forstyrrelser, som kan opvarme gassen og reducere mængden af ​​materiale, der er tilgængeligt for tilvækst på det sorte hul. Denne feedback kan regulere væksten af ​​sorte huller og lysstyrken af ​​aktive galaktiske kerner.

Forskerne planlægger at udføre yderligere simuleringer for at undersøge, hvordan egenskaberne ved supermassive sorte huller og deres omgivelser påvirker effektiviteten af ​​tilvækst og dynamikken i gasstrømme. Dette arbejde kunne hjælpe astronomer med at forstå, hvorfor nogle galakser har mere aktive centrale sorte huller end andre, og hvorfor væksten af ​​sorte huller er forbundet med galakseudvikling.