Kombiniranjem naprednih rendgenskih opažanja s najmodernijim superračunalnim simulacijama razvoja galaksija kroz kozmičku povijest, istraživači su ponudili najbolje modele do sada o rastu supermasivnih crnih rupa u središtima galaksija. Koristeći ovaj hibridni pristup, tim istraživača predvođen astronomima s Penn Statea dobio je potpunu sliku o rastu crnih rupa tijekom 12 milijardi godina, od mladosti svemira prije otprilike 1,8 milijardi godina do sadašnjosti, kada je star 13,8 milijardi godina.
Istraživanje je podijeljeno u dva rada, jedan objavljen u časopisu The Astrophysical Journal, a drugi još neobjavljen, koji će biti poslan istom časopisu.
“Supermasivne crne rupe u središtima galaksija imaju masu milijuna do milijardi puta veću od mase Sunca,” rekao je Fan Zou, doktorand na Penn Stateu i prvi autor radova. “Kako su postale takvi monstrumi? Ovo je pitanje koje astronomi proučavaju desetljećima, ali bilo je teško pouzdano pratiti sve načine na koje crne rupe mogu rasti.”
Supermasivne crne rupe rastu kombinacijom dva glavna ‘kanala’. One konzumiraju hladni plin iz svoje matične galaksije – proces zvan akrecija – i mogu se spajati s drugim supermasivnim crnim rupama kada galaksije kolidiraju.
“Tijekom procesa konzumiranja plina iz njihovih matičnih galaksija, crne rupe emitiraju snažno rendgensko zračenje, što je ključno za praćenje njihovog rasta putem akrecije,” rekao je W. Niel Brandt, profesor astronomije i astrofizike te fizike na Penn Stateu i vođa istraživačkog tima. “Mjerili smo rast pokretan akrecijom koristeći podatke iz rendgenskih pregleda neba prikupljene tijekom više od 20 godina s tri najmoćnija rendgenska teleskopa ikada lansirana u svemir.”
Istraživački tim koristio je komplementarne podatke iz NASA-inog Chandra rendgenskog opservatorija, XMM-Newton misije Europske svemirske agencije i eROSITA teleskopa Instituta Max Planck za izvanzemaljsku fiziku. Ukupno su mjerili rast pokretan akrecijom u uzorku od 1,3 milijuna galaksija koje sadrže više od 8.000 brzo rastućih crnih rupa.
IllustrisTNG: skup superračunalnih simulacija
“Sve galaksije i crne rupe u našem uzorku vrlo su dobro karakterizirane na više valnih duljina, s izvrsnim mjerenjima u infracrvenom, optičkom, ultraljubičastom i rendgenskom spektru,” rekao je Zou. “To omogućuje čvrste zaključke, a podaci pokazuju da su u svim kozmičkim epohama masivnije galaksije brže povećavale svoje crne rupe putem akrecije. S kvalitetom podataka uspjeli smo kvantificirati ovaj važan fenomen puno bolje nego u prethodnim radovima.”
Drugi način na koji supermasivne crne rupe rastu je putem spajanja, gdje se dvije supermasivne crne rupe sudaraju i spajaju u jednu, još masivniju crnu rupu. Za praćenje rasta putem spajanja, tim je koristio IllustrisTNG, skup superračunalnih simulacija koje modeliraju formiranje, evoluciju i spajanje galaksija od neposredno nakon Velikog praska do sadašnjosti.
“U našem hibridnom pristupu kombiniramo promatrani rast putem akrecije sa simuliranim rastom putem spajanja kako bismo rekonstruirali povijest rasta supermasivnih crnih rupa,” rekao je Brandt. “S ovim novim pristupom vjerujemo da smo stvorili najrealističniju sliku rasta supermasivnih crnih rupa do danas.”
Istraživači su otkrili da je u većini slučajeva akrecija dominirala rastom crnih rupa. Spajanja su činila značajan sekundarni doprinos, posebno tijekom posljednjih 5 milijardi godina kozmičkog vremena za najmasivnije crne rupe. Općenito, supermasivne crne rupe svih masa rasle su mnogo brže kad je svemir bio mlađi. Zbog toga je ukupan broj supermasivnih crnih rupa gotovo bio stabilan prije 7 milijardi godina, dok su ranije u svemiru mnoge nove nastajale.
“S našim pristupom možemo pratiti kako su središnje crne rupe u lokalnom svemiru najvjerojatnije rasle tijekom kozmičkog vremena,” rekao je Zou. “Kao primjer, razmatrali smo rast supermasivne crne rupe u središtu naše galaksije Mliječne staze, koja ima masu od 4 milijuna sunčevih masa. Naši rezultati pokazuju da je crna rupa naše galaksije najvjerojatnije rasla relativno kasno u kozmičkom vremenu.”
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
