Вчені розгадали таємницю перших чорних дір
Астрофізиків давно бентежила проблема перших чорних дір, що з'явилися у Всесвіті - вони дуже швидко набрали масу, хоча в ті часи можливостей для цього практично не було.
Відповідь знайшли вчені Університету Карнегі Меллон і Космологічного центру Астрід Маквільямс (США) при стала вже стандартною допомогою комп'ютерного моделювання.
Проблем полягала в тому, що перші 700-800 мільйонів років все у Всесвіті мало маленькі розміри. Галактики і зірки тоді тільки починали формуватися, знаходилися на великій відстані один від одного, і чорні діри, що "живуть" в центрах цих галактик, сиділи "на голодному пайку".
Проте недавно проведені космічної обсерваторією Sloan Digital Sky Survey спостереження показали, що ця теорія дає збій - були виявлені гігантські чорні діри, які існували саме в "голодні роки", 700 мільйонів років тому. Більше того, за масою вони мало відрізнялися від сучасних надмасивних зірок віком в 13,6 млрд років.
За сьогоднішніми уявленнями, надмасивні чорні діри виникають при зіткненні двох галактик і злиття їх центральних, поки ще не надмасивних, чорних дірок. Проте в перший мільярд років життя Всесвіту галактики були в дефіциті, тому ймовірність їх зіткнення була мінімальною. Проте виходило, що саме тоді чорні діри набрали основну вагу, а потім, коли галактична їжа з'явилася в надлишку, раптом з якоїсь причини "сіли на дієту".
Щоб розібратися в тому, що ж насправді відбувалося з чорними дірами в перший мільярд років, вчені розробили наймасивнішу на сьогодні космологічну симуляцію життя Всесвіту в той період, таку, що для її реалізації потрібна допомога суперкомп'ютерів.
Відстежити поведінку такого великого обсягу Всесвіту їх змусила рідкість тодішніх чорних дір. Початкові умови нічим незвичайним не відрізнялися, однак результат виявився несподіваним для всіх.
Машина "повідомила" дослідникам, що надмасивні чорні діри в той час мали бути саме такими, про які попереджав телескоп. Причина полягала в холодному міжзоряному газі - вчені побачили, як він потужними струменями з усіх сторін спрямовується в чорну діру, і за цей рахунок вона нарощує масу по дуже крутий експоненті, швидше, ніж щось існуюче в цьому світі.
Через мільярд років ситуація стала змінюватися, і сьогодні холодний газ практично не входить в меню чорних дір, цьому перешкоджає процес так званого "шокового нагріву" - по дорозі до чорної діри холодний газ стикається з іншими масами газу, різко нагрівається і вже не може потрапити туди , куди його тягнуть гравітаційні сили.
З'ясувалося також, що розроблена вченими комп'ютерна методика моделювання раннього періоду життя Всесвіту може допомогти розібратися не тільки з чорними дірами, але і з багатьма іншими загадками того періоду. Зараз вчені намагаються модифікувати її і захопити в "поле зору" суперкомп'ютера ще більшу частину раннього Всесвіту.
Коментарі -
