Găuri negre sunt obiecte astronomice remarcabile cu gravitatie atât de puternic încât nimic, nici măcar lumina, nu le poate scăpa. Cele mai gigantice, cunoscute sub numele de găuri negre „supermasive”, pot cântări de milioane până la miliarde de ori masa soarele.
Acești giganți trăiesc de obicei în centrele galaxiilor. Propria noastră galaxie, Calea lacteeconține și o gaură neagră supermasivă în inima sa.
Deci, cum devin aceste găuri negre supermasive super masive? Pentru a răspunde la această întrebare, echipa noastră dintre astrofizicieni s-au uitat înapoi în timp de-a lungul istoriei de 13,8 miliarde de ani a universului pentru a urmări modul în care găurile negre supermasive au crescut de la început până astăzi.
Am construit un model al istoricul general de creștere de găuri negre supermasive din ultimele 12 miliarde de ani.
Cum cresc găurile negre supermasive?
Găurile negre supermasive cresc în principal în două moduri. Ele pot consuma gaze din galaxiile lor gazdă într-un proces numit acreție și, de asemenea, pot fuziona unele cu altele atunci când două galaxii se ciocnesc.
Când găurile negre supermasive consumă gaz, ele emit aproape întotdeauna raze X puternice, un tip de lumină de înaltă energie invizibilă cu ochiul liber. Probabil ai auzit de raze X la dentist, unde sunt uneori folosite pentru a vă examina dinții. Razele X folosite de astronomi au în general energii mai mici decât razele X medicale.
Deci, cum poate orice lumină, chiar și raze X invizibile, să scape din găurile negre? Strict vorbind, lumina nu vine din găurile negre în sine, ci din gazul din afara lor. Când gazul este atras spre o gaură neagră, se încălzește și strălucește pentru a produce lumină, ca razele X. Cu cât o gaură neagră supermasivă consumă mai mult gaz, cu atât va produce mai multe raze X.
LEGATE DE: Telescopul spațial James Webb vede o străveche gaură neagră dansând cu galaxii care se ciocnesc
Datorită datelor acumulate de-a lungul a peste 20 de ani de la trei dintre cele mai puternice instalații de raze X lansate vreodată în spațiu – Chandra, XMM-Newton și eROSITA — astronomii pot capta razele X dintr-un număr mare de găuri negre supermasive care se acumulează în univers.
Aceste date permit echipei noastre de cercetare să estimeze cât de repede cresc găurile negre supermasive prin consumul de gaz. În medie, o gaură neagră supermasivă poate consuma suficient gaz pentru a ajunge la aproximativ masa Soarelui în fiecare an, valoarea exactă depinde de diferiți factori.
De exemplu, datele arată că rata de creștere a unei găuri negre, în medie pe milioane de ani, este strâns legată de masa tuturor stelelor din galaxia gazdă.
Cât de des se contopesc găurile negre supermasive?
Pe lângă faptul că se hrănesc cu gaze, găurile negre supermasive pot crește și prin fuziunea între ele pentru a forma o singură gaură neagră, mai masivă, atunci când galaxiile se ciocnesc.
Simulări cosmologice de supercomputer poate prezice cât de des se întâmplă aceste evenimente. Aceste simulări urmăresc să modeleze modul în care universul crește și evoluează în timp. Nenumăratele galaxii care zboară prin spațiu sunt un fel de cărămizi, construind universul.
Aceste simulările arată că galaxiile și găurile negre supermasive pe care le găzduiesc pot suferi mai multe fuziuni pe toată durata istoria cosmică.
Echipa noastră a urmărit aceste două canale de creștere – consumul de gaz și fuziuni – folosind raze X și simulări de supercomputer, apoi le-a combinat pentru a construi această istorie generală de creștere, care cartografiază creșterea găurilor negre în univers de-a lungul miliardelor de ani.
Istoria noastră de creștere a fost dezvăluită că găurile negre supermasive au crescut mult mai repede cu miliarde de ani în urmă, când universul era mai tânăr.
În primele zile, universul conținea mai mult gaz pentru a putea consuma găurile negre supermasive, iar găurile negre supermasive continuau să apară. Pe măsură ce universul a îmbătrânit, gazul s-a epuizat treptat, iar creșterea găurii negre supermasive a încetinit. Cu aproximativ 8 miliarde de ani în urmă, numărul găurilor negre supermasive s-a stabilizat. Nu a crescut substanțial de atunci.
Atunci când nu există suficient gaz disponibil pentru ca găurile negre supermasive să crească prin acumulare, singura modalitate prin care acestea să devină mai mari este prin fuziuni. Nu am văzut prea multe cazuri în acest sens în istoria noastră de creștere. În medie, cele mai masive găuri negre pot acumula masă din fuziuni cu o rată de până la masa Soarelui la fiecare câteva decenii.
Abia aştept
Această cercetare ne-a ajutat să înțelegem cum s-a acumulat peste 90% din masa găurilor negre în ultimii 12 miliarde de ani.
Cu toate acestea, trebuie încă să investigăm cum au crescut în univers foarte timpuriu pentru a explica cele câteva procente rămase ale masei în găurile negre. Comunitatea astronomică începe să facă progrese în explorarea acestor găuri negre supermasive timpurii și sperăm să găsim mai multe răspunsuri în curând.
Acest articol editat este republicat din Conversatia sub o licență Creative Commons. Citeste Articol original.