Wędrujące czarne dziury
Uważa się, że każda masywna galaktyka posiada w swoim centrum supermasywną czarną dziurę (SMBH). Jej masa jest skorelowana z masą wewnętrznych obszarów jej gospodarza (a także z pewnymi innymi właściwościami), prawdopodobnie dlatego, że SMBH rośnie i ewoluuje wraz ze wzrostem samej galaktyki, poprzez łączenia się z innymi galaktykami i napływ materii z ośrodka międzygalaktycznego. Kiedy materia dociera do centrum galaktyki i akreuje na SMBH, wytwarza aktywne jądro galaktyki (AGN); wypływy bądź inne sprzężenia zwrotne z AGN zakłócają proces formowania się gwiazd w galaktyce. Obecnie, nowoczesne symulacje kosmologiczne w sposób spójny śledzą powstawanie gwiazd i wzrost SMBH w galaktykach od wczesnego Wszechświata do dzisiaj, potwierdzając te idee.
Obraz z symulacji komputerowej ROMULUS przedstawiający galaktykę o średniej masie, jej jasny region centralny z supermasywną czarną dziurą oraz położenie (i prędkość) "wędrujących" SMBH. Źródło: Ricarte i inni, 2021.
Proces łączenia w naturalny sposób prowadzi do powstawania niektórych SMBH, które są nieco odsunięte od centrum powiększonej galaktyki. Droga do pojedynczej, połączonej supermasywnej czarnej dziury jest skomplikowana. Czasami najpierw powstaje podwójna SMBH, która następnie łączy się w jedną. W tym procesie może być wytwarzana wykrywalna emisja fal grawitacyjnych. Jednakże fuzja może czasami zostać zatrzymana lub przerwana – zrozumienie tego jest jedną z kluczowych zagadek w ewolucji SMBH. Nowe symulacje kosmologiczne z wykorzystaniem kodu ROMULUS przewidują, że nawet po miliardach lat ewolucji niektóre SMBH nie dołączają do jądra, lecz kończą wędrówkę przez galaktykę.
Astronom z CfA, Angelo Ricarte, kierował zespołem, który scharakteryzował takie wędrujące czarne dziury. Używając symulacji ROMULUS zespół odkrył, że w dzisiejszym Wszechświecie (to jest około 13,7 mld lat po Wielkim Wybuchu) około 10% masy czarnych dziur może znajdować się w wędrujących SMBH. We wczesnych okresach we Wszechświecie, dwa mld lat po Wielkim Wybuchu lub mniej, wędrowcy wydają się być jeszcze bardziej znaczący i zawierają większość masy czarnych dziur. Naukowcy odkryli, że w tych wczesnych epokach wędrowcy produkują również większość emisji pochodzącej z populacji SMBH. W powiązanej pracy astronomowie badają sygnatury populacji wędrujących SMBH.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
