То, что очень крупные чёрные дыры существовали даже в относительно молодой Вселенной, было установлено при наблюдении удалённых ярких квазаров (активных ядер галактик), находящихся на красном смещении z ~ 6–7. Такие квазары, разумеется, встречаются нечасто, а оценочные массы их чёрных дыр превышают миллиард солнечных.
Если дыры успевают набирать вес к z = 7, их «зародыши» должны формироваться на z > 10. Совсем недавно астрофизики показали, что это условие выполнимо, и перешли к обсуждению вопроса о том, за счёт чего начальная масса «зародыша» — < 105 солнечных — может увеличиться на четыре порядка менее чем за один миллиард лет. Поскольку объединения чёрных дыр редки, единственным реальным вариантом остаётся интенсивная аккреция газа, которую необходимо каким-то образом поддерживать на всём интервале быстрого роста.
Чтобы оценить возможность активной и длительной аккреции, авторы построили гидродинамическую космологическую модель по методу сглаженных частиц. Число последних при вычислениях доходило до 65,5 миллиарда, а длина стороны смоделированной кубической области пространства оказалась равна 533/h Мпк, где h — безразмерный параметр, отражающий неопределённость постоянной Хаббла H и равный H/(100 км/с/Мпк). Масса частиц газа составляла 5,7•107 солнечной, а частиц тёмной материи — 2,8•108 солнечной.
Расчёты проводились на суперкомпьютере Kraken XT5, который находится в ведении американского Национального института вычислительных наук. В ноябрьском рейтинге суперкомпьютеров эта система занимает одиннадцатую строчку.
Результаты моделирования на красном смещении z = 5. В центрах двух увеличенных изображений находится самая массивная из чёрных дыр, образовавшихся в ходе расчётов. (Здесь и ниже иллюстрации из Astrophysical Journal Letters.)
Моделирование стартовало на красном смещении z = 159 и продолжалось до z = 4,75. Обрабатывая его результаты, учёные обнаружили в расчётном объёме сразу десять чёрных дыр, выросших примерно до 109 солнечных масс уже на z ~ 6. Эти объекты подпитывались мощными потоками плотного холодного газа, причём естественный механизм обратной связи (нагрев за счёт выделения энергии квазаром), который, как предполагалось, будет сдерживать аккрецию, не справлялся со своей задачей.
На красном смещении z ≤ 6 ситуация менялась: квазар нарушал движение холодного вещества, аккреция подавлялась, и процесс роста чёрной дыры становился саморегулируемым. Так как этот сценарий развития событий идеально соответствует данным наблюдений, можно заключить, что объединения (прото)галактик в молодой Вселенной действительно нельзя считать обязательным условием эффективного снабжения газом первых сверхмассивных чёрных дыр.
Красным, серым и чёрным обозначены пути развития трёх крупных чёрных дыр. В оранжевую область попадают параметры всех чёрных дыр, масса которых достигла ~109 солнечных на красном смещении z ~ 6.
Полная версия отчёта опубликована в издании Astrophysical Journal Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
Подготовлено по материалам Universe Today.
Господа, вы действительно считаете, что газы, стремящиеся бесконечно расшириться, могут сжимать самих себя? Неужели вы не понимаете, что газы, источниками которого, являются звезды, расширяясь бесконечно, расталкивает космические объекты в разные стороны с ускорением. Силы гравитации между скоплениями и галактиками настолько незначительны, что они не могут противостоять расширению межзвездного газа. Гравитация подчиняется закону обратных квадратов, а размеры скоплений по сравнению с расстояниями между ними ничтожны. Звезды, вращающиеся вокруг центров галактик, удерживаются на своих орбитах только благодаря волновым взаимодействиям. Вы что, думаете, что земля на самом деле деформируется лунным притяжением? Так почему же луна не может притянуть к себе легкие домишки, когда такие массы поднимает. Не врубаетесь? Луна удерживается на орбите только благодаря разности скоростей гравитационных волн, которые она возбуждает в гравитационном поле земли. А вы их никак не можете найти. Приливы - вот следствия этих волн.
В природе все намного проще и понятней, а вы блуждаете в потемках, изобретаете бозоны Хиггса, и темную материю, которых нет в природе. Ковыряетесь там в мезонах, бозонах, что у себя под носом не видите. А какой гонор!
Ударились в безумные теории, уже лексикон гадалок используете. Темная энергия...
Бозон Хиггса доказан.
Освежите свою память и сотрите своё невежество