Questo articolo è stato originariamente pubblicato su Conversazione. La rivista ha contribuito con l’articolo a Space.com. Voci di esperti: articoli di opinione e approfondimenti. FanZhou È uno studente laureato alla Pennsylvania State University W. Neil Brandt È professore di astronomia e astrofisica alla Pennsylvania State University.
I buchi neri sono magnifici oggetti astronomici con una gravità così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire. I buchi neri giganti, conosciuti come “buchi neri supermassicci”, possono pesare da milioni a miliardi di volte la massa del Sole.
Questi giganti Di solito vivono nei centri delle galassieAnche la nostra galassia, la Via Lattea, ha al suo centro un buco nero supermassiccio.
Allora, come fanno questi buchi neri supermassicci a diventare così massicci? Per rispondere a questa domanda, La nostra squadra Dall’AstRFisici Abbiamo guardato indietro nel tempo attraverso i 13,8 miliardi di anni di storia dell’universo per tracciare come i buchi neri supermassicci siano cresciuti dai loro primi giorni fino ad oggi.
Abbiamo costruito un modello per Storia di crescita complessiva Dei buchi neri supermassicci esistiti negli ultimi 12 miliardi di anni.
Come crescono i buchi neri supermassicci?
I buchi neri supermassicci crescono principalmente in due modi. Può consumare gas dalle galassie che lo ospitano Un processo chiamato accumulazioneE possono anche farlo Unisciti tra loro Quando due galassie si scontrano.
Quando i buchi neri supermassicci consumano gas,… Emettono quasi sempre potenti raggi XÈ un tipo di luce ad alta energia invisibile a occhio nudo. Potresti aver sentito parlare delle radiografie del dentista, che a volte vengono utilizzate per esaminare i denti. Raggi X utilizzati dagli astronomi Le loro energie sono generalmente inferiori a quelle dei raggi X medici.
Come può la luce, anche i raggi X invisibili, sfuggire dai buchi neri? A rigor di termini, la luce non proviene dai buchi neri stessi, ma dal gas appena fuori da essi. Quando il gas viene attratto verso il buco nero, si riscalda e si illumina producendo luce, come i raggi X. Più gas consuma un buco nero supermassiccio, più raggi X produce.
Grazie ai dati accumulati in oltre 20 anni da tre dei più potenti impianti a raggi X mai lanciati nello spazio: Chandra, XMM-Newton E Erosita – Gli astronomi sono in grado di catturare i raggi X provenienti da un gran numero di enormi buchi neri che si accumulano nell’universo.
Questi dati consentono al nostro gruppo di ricerca di stimare la velocità con cui i buchi neri supermassicci crescono consumando gas. In media, un buco nero supermassiccio potrebbe consumare ogni anno abbastanza gas da raggiungere all’incirca la massa del Sole, con il valore esatto che dipende da vari fattori.
Per esempio, Mostra dati Il tasso di crescita di un buco nero, che in media si estende per milioni di anni, è strettamente legato alla massa di tutte le stelle nella galassia che lo ospita.
Con quale frequenza si fondono i buchi neri supermassicci?
Oltre a nutrirsi di gas, i buchi neri supermassicci possono anche crescere fondendosi tra loro per formare un unico buco nero più massiccio quando le galassie si scontrano.
Simulazione cosmica utilizzando un supercomputer È prevedibile la frequenza con cui si verificheranno questi eventi. Questa simulazione mira a modellare il modo in cui l’universo cresce e si evolve nel tempo. Le innumerevoli galassie che volano nello spazio sono come i mattoni che costruiscono l’universo.
questi La simulazione lo dimostra Le galassie e i buchi neri supermassicci che ospitano possono subire molteplici fusioni nel corso della storia cosmica.
Il nostro team ha monitorato questi due canali di crescita – consumo di gas e fusioni – utilizzando raggi X e simulazioni al supercomputer, quindi li ha combinati per costruire questa storia completa della crescita, che mappa la crescita dei buchi neri nell’universo nel corso di miliardi di anni.
La nostra storia di crescita rivelata I buchi neri supermassicci sono cresciuti molto più velocemente miliardi di anni fa, quando l’universo era più giovane.
Agli albori, l’universo conteneva più gas di quello consumato dai buchi neri supermassicci, e i buchi neri supermassicci continuarono ad apparire. Con l’invecchiamento dell’universo, il gas si è gradualmente esaurito e la crescita dei buchi neri supermassicci ha rallentato. Circa 8 miliardi di anni fa il numero dei buchi neri supermassicci si stabilizzò. Da allora non è aumentato in modo significativo.
Quando non c’è abbastanza gas perché i buchi neri supermassicci possano crescere attraverso l’accrescimento, l’unico modo per farli crescere è attraverso la fusione. Non abbiamo visto molti esempi di questo nella nostra storia di crescita. In media, i buchi neri più massicci possono accumulare massa di fusione a un ritmo pari alla massa del Sole ogni pochi decenni.
In attesa
Questa ricerca ci ha aiutato a capire come più del 90% della massa si sia accumulata nei buchi neri negli ultimi 12 miliardi di anni.
Tuttavia, dobbiamo ancora indagare su come crescono L’universo primordiale Per spiegare le poche percentuali di massa rimaste nei buchi neri. La comunità astronomica sta iniziando a fare progressi nell’esplorazione di questi primi buchi neri supermassicci e speriamo di trovare presto ulteriori risposte.
Questo articolo è stato ripubblicato da Conversazione Sotto licenza Creative Commons. Leggere Articolo originale.
