Новое исследование показывает, что новая черная дыра не может прожорливо сжечь ближайший газ - потому что она может выбить большую часть газа в соседних странах.
Марсело Альварес из Стэнфордского университета и его коллеги провели новый суперкомпьютерный симулятор, предназначенный для отслеживания судьбы первых черных дыр во Вселенной. Они обнаружили, что, вопреки ожиданиям, молодые черные дыры не могли эффективно поглощать соседний газ.
«Первые звезды были намного массивнее, чем большинство звезд, которые мы видим сегодня, в 100 раз больше массы нашего Солнца», - сказал Джон Уайз, постдокторский сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и один из Авторы исследования. «Впервые мы смогли подробно смоделировать, что происходит с газом вокруг этих звезд до и после того, как они образуют черные дыры».
Интенсивное излучение и сильные потоки этих массивных звезд вызвали рассеивание газа поблизости. «Эти звезды, по сути, очистили большую часть газа в их окрестностях», - сказал Вайз. Часть этих первых звезд не закончила свои жизни в результате взрывов сверхновых звезд. Вместо этого они рухнули прямо в черные дыры.
Но черные дыры родились в обедненной газом полости, и, имея мало газа, они росли очень медленно. «За 200 миллионов лет нашего моделирования черная дыра с массой 100 солнечных частиц выросла менее чем на один процент своей массы», - сказал Альварес.
Начиная с данных, взятых из наблюдений за космическим фоновым излучением - вспышкой света, которая произошла через 380 000 лет после большого взрыва, который представляет самый ранний взгляд на космическую структуру - исследователи применили основные законы, которые управляют взаимодействием вещества, и позволили их модели ранняя вселенная развиваться. Комплексное моделирование включало гидродинамику, химические реакции, поглощение и испускание излучения и образование звезд.
При моделировании космический газ медленно объединялся под действием силы тяжести и в конечном итоге образовывал первые звезды. Эти массивные горячие звезды в течение короткого времени горели ярко, испуская столько энергии в виде звездного света, что отталкивали близлежащие газовые облака.
Эти звезды не могли долго поддерживать такое огненное существование, и вскоре они исчерпали свое внутреннее топливо. Одна из звезд в симуляции упала под собственным весом, чтобы сформировать черную дыру. Вокруг всего лишь газовых баллонов черная дыра была по существу «истощена» материей, на которой можно расти.
Тем не менее, несмотря на строгую диету, черная дыра оказала драматическое влияние на окружающую среду. Это было обнаружено с помощью ключевого аспекта моделирования, называемого радиационной обратной связью, который учитывал влияние рентгеновских лучей, испускаемых черной дырой, на удаленный газ.
Даже на диете черная дыра производит обильное рентгеновское излучение. Это излучение не только удерживало соседний газ от падения, но и нагревало газ на расстоянии сотен световых лет до нескольких тысяч градусов. Горячий газ не может объединиться, чтобы сформировать новые звезды. «Хотя черные дыры не растут значительно, их излучение достаточно интенсивно, чтобы остановить образование звезд поблизости на десятки и даже сотни миллионов лет», - сказал Альварес.
Источник: НАСА. Исследование появляется вАстрофизический Журнал Письма.
