Pierwsze supermasywne czarne dziury we Wszechświecie
Uważa się, że powstawanie i wzrost większości galaktyk w historii Wszechświata był napędzany przez czarne dziury zagnieżdżone w ich sercach. Rosną one wraz ze swoimi galaktykami macierzystymi, kiedy gromadzą materię by osiągnąć miliony mas Słońca. Ściganie wczesnych etapów tych ekstremalnych obiektów należy do misji przyszłych potężnych teleskopów, ale jaka będzie nagroda w polowaniu?
W badaniu przeprowadzonym przez naukowców z Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) zostało przedstawione nowe i wyczerpujące oszacowanie. Badania przewidują liczbę bardzo młodych galaktyk z aktywną supermasywną czarną dziurą w jądrze, które powinny istnieć, gdy Wszechświat miał mniej, niż 7% obecnego wieku, i które są w zasięgu przyszłych radioteleskopów i teleskopów promieniowania X.
Wyniki mogą wskazywać najskuteczniejsze plany obserwacyjne dla przyszłego radioteleskopu Square Kilometre Array (SKA) i obserwatorium kosmicznego promieniowania X – Athena. Obydwa obserwatoria zostaną wykorzystane do zagłębienia się w ten sam okres w historii Wszechświata studiowanego w tym badaniu.
Autorzy rozszerzają wcześniejszą pracę wykonaną przez innych, która dotyczyła promieniowania rentgenowskiego i części widzialnej, dodając prognozy dla obserwacji radiowych i rentgenowskich oraz dla bardziej odległego Wszechświata. W tym kontekście promieniowanie X jest wytwarzane przez bardzo gorącą materię, która porusza się niezwykle szybko, gdy opada na czarną dziurę, a sygnały galaktyczne są skierowane w stronę Ziemi. Z drugiej strony emisja radiowa często zwielokrotnia sygnały galaktyki obserwowanej na krawędzi, i jest produkowana przez potężne strumienie cząstek wyrzucane z dala od czarnej dziury i oddziałuje z gazem poza galaktyką.
Korzystając z ośmiu modeli obliczeniowych opracowanych przez inne zespoły i stosując to, co wiemy obecnie o ewolucji galaktyk, naukowcy przewidzieli na przykład, że na obszarze nieba wielkości Księżyca w pełni, Athena będzie w stanie wykryć promieniowanie X z około 2500 supermasywnych czarnych dziur w jądrach bardzo młodych galaktyk we wczesnym Wszechświecie. Wyniki sugerują, że emisja radiowa będzie mniej obfita w tych wczesnych wiekach, ale potężne teleskopy, takie jak SKA, nadal będą w stanie zidentyfikować dziesiątki tych źródeł na tych samym obszarze nieba.
Modele obliczeniowe zostały opracowane i dopracowane wykorzystując to, co obserwujemy w środowiskach, w których galaktyki ewoluują w pobliskim Wszechświecie. Jednym z ograniczeń modeli, o którym świadczy to badanie, jest ich słaba zdolność do przewidywania kilku, bardzo jasnych, aktywnych jąder galaktycznych, o których wiadomo, że istnieją w odległych epokach. Zwiększenie rozmiaru symulacji – i zasobów obliczeniowych – jest konieczne, aby przezwyciężyć to ograniczenie i właściwie zrozumieć, jak pojawiły się i ewoluowały pierwsze galaktyki i supermasywne czarne dziury.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
