Perto da borda do universo visível são alguns dos objetos mais brilhantes já observados, conhecidos como quasares, que são acreditados para conter buracos negros supermassivos de mais de um bilhão de vezes a massa do nosso SolSimulações por Kentaro Nagamine no Departamento de Ciência da Terra e Espaço, Isaac Shlosman na Universidade de Kentucky e colaboradores da Universidade de Osaka têm revelado pela primeira vez exatamente como esses buracos negros formados 700 milhões de anos após o Big Bang.
"O início do Universo era um plasma densa, quente e uniforme", explica Nagamine. "Quando ele esfriou, as flutuações na distribuição de massa formado sementes em torno do qual a matéria poderia se reúnem devido à gravidade."Estas são as origens das primeiras estrelas. Processos semelhantes podem ter depois semeado o crescimento das estruturas maiores, como buracos negros supermassivos.
Até recentemente, muitos pesquisadores pensavam buracos negros supermassivos foram semeadas pelo colapso de algumas das primeiras estrelas.Mas a modelagem de trabalho por vários grupos sugeriu que este processo só levaria a pequenos buracos negros. Nagamine e colegas de trabalho simulada uma situação diferente, em que buracos negros supermassivos são semeados por nuvens de gás que caem em poços de potencial criadas por matéria escura - a matéria invisível que os astrónomos acreditam que compõe 85% da massa do Universo.
Simular a dinâmica de enormes nuvens de gás é extremamente complexa, então a equipe teve que usar alguns truques numéricos chamados "sumidouro partículas 'para simplificar o problema.
"Embora tenhamos acesso a supercomputadores extremamente poderosos na Cybermedia Center da Universidade de Osaka e do Observatório Astronômico Nacional do Japão, não podemos simular cada partícula de gás", explica Nagamine. "Em vez disso, modelar pequenas escalas espaciais utilizando partículas pia, que crescem como o gás circundante evolui. Isso nos permite simular escalas de tempo muito mais longos do que era possível anteriormente."
Os pesquisadores descobriram que a maioria das partículas de semente em suas simulações não cresceu muito, com exceção de uma semente central, que cresceu rapidamente para mais de 2 milhões de Sun-massas em apenas 2 milhões de anos, representando um caminho viável para um buraco negro supermassivo. Além disso, como o gás girou e caiu ao redor da semente central, formado dois discos de acreção desalinhados, que nunca foram observadas antes.
Em outro trabalho recente, Nagamine e colaboradores descreveram o crescimento de galáxias massivas que se formaram em torno do mesmo tempo que buracos negros supermassivos. "Nós gostamos de empurrar a fronteira de quão longe de volta no tempo, podemos ver", diz Nagamine. Os pesquisadores esperam que suas simulações serão validados por dados reais, quando James Webb Space Telescope da NASA, que deverá ser lançado em 2018, observa fontes distantes onde o colapso de gás direta está acontecendo.
O Galaxy diário via Universidade de Osaka
Crédito da imagem: ESO
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