Неконтролируемые слияния черных дыр могли привести к образованию сверхмассивных черных дыр

Исследователи использовали космологическое моделирование, чтобы воссоздать первые 700 миллионов лет космической истории, сосредоточив внимание на формировании одной карликовой галактики. В их виртуальной галактике волны звезд рождались короткими взрывными вспышками, когда облака холодного газа схлопывались внутри гало темной материи. Вместо одного эпизода звездообразования, за которым последовал устойчивый дождь звездообразования, как ожидал Гарсия, произошло два крупных цикла звездного рождения. Целые рои звезд вспыхнули, как гирлянды на рождественской елке.

«Ранняя Вселенная была невероятно многолюдным местом», — сказал Гарсия. «Газовые облака были плотнее, звезды формировались быстрее, и в таких условиях гравитация естественным образом собирает звезды в эти тесно связанные системы».

Эти скопления сначала разбросаны по галактике, но затем упали к центру, как вода, стекающая в канализацию. Оказавшись там, они объединились, чтобы создать одно мегаскопление, названное ядерным звездным скоплением (названным так потому, что оно находится в ядре галактики). Молодое галактическое сердце сияло светом миллиона солнц и, возможно, подготовило почву для формирования сверхмассивной черной дыры.

Чтобы сделать симуляцию более точной, чем предыдущие, потребовалась, казалось бы, простая настройка. «Большинство симуляций упрощают ситуацию, чтобы сделать расчеты более практичными, но тогда вы жертвуете реализмом», — сказал Гарсия. «Мы использовали улучшенную модель, которая позволяла звездообразованию варьироваться в зависимости от местных условий, а не просто идти с постоянной скоростью, как в предыдущих моделях».

Использование суперкомпьютерного комплекса Университета Мэриленда. СрочныйГарсия за шесть месяцев сделал то, на что на MacBook ушло бы 12 лет.

Некоторые облака превратили до 80 процентов своего газа в звезды — чудовищная скорость по сравнению с 2 процентами, которые обычно наблюдаются сегодня в близлежащих галактиках. Облака ожили, превратившись в скопления новорожденных звезд, удерживаемых взаимной гравитацией, и открыли новый путь для формирования сверхмассивных черных дыр на очень ранних стадиях Вселенной.

Курица или яйцо?

Большинство галактик, включая нашу собственную, закреплены ядерным звездным скоплением, расположенным вокруг сверхмассивной черной дыры. Но связь между ними была немного неясной: образовалась ли чудовищная черная дыра, а затем притянула звезды близко, или же скопление само породило черную дыру?