Na počítačích modelovali „nasávání“ obřích mračen plynu do černých děr. Nová studie pomůže vědcům lépe pochopit počátky hvězd a supermasivních černých děr v naší Galaxii a ve vesmíru. Byla zveřejněna 22. srpna 2008 v Science.

 

Ian Bonnell (University of St. Andrews)

Až dosud byli vědci bezradní při vysvětlování formování hvězd v blízkosti černé díry, protože molekulový mrak - normální rodiště hvězd - by měl být roztrhán obrovskou gravitační silou černé díry.

Ian Bonnell (St. Andrews) a Ken Rice (Edinburgh) na základě nových počítačových simulací zjistili, že mrak skutečně byl roztrhán při setkání s černou dírou.  Hvězdy se pak tvoří ze zbytku obrovského plynného mraku, který byl zformován do eliptického disku.

Zvětšit obrázek

Pád molekulového mraku směrem k černé díře. Kredit: Science and Technology Facilities Council

Nalezení stovek mladých, velmi hmotných hvězd, které vznikly na protáhlých oběžných drahách kolem černé díry ve středu naší Galaxie, bylo popsáno jako jeden z nejvíc vzrušujících nedávných objevů v astrofyzice. Hmotnost černé díry je 3miliónkrát větší než hmotnost Slunce.

Bonnell to komentuje: „Simulace ukázaly, že mladé hvězdy mohou vznikat v sousedství supermasivních černých děr, dokud existuje rozumné zásobování hmotných plynných mračen z galaxie.“

Simulace, které zabraly více než rok počítačového času, prováděli na superpočítači SGI Altix na skotské SUPA (Scottish Universities Physics Alliance). Modelovali pád plynných mraků směrem k supermasivní černé díře. Sledovali vývoj dvou separátních obrovských plynných mraků až do hmotnosti 100 000krát větší než hmotnost Slunce.

Zvětšit obrázek

Ken Rice (University of Edinburgh)

Simulace ukazují mraky, jak jsou natahovány a trhány nesmírnou gravitační silou černé díry. Narušené mraky se pak v okolí černé díry zformují do spirály, poté dojde k přenesení pohybové energie z plynu, který je v blízkosti černé díry na ten, který obíhá ve větší vzdálenosti. Část mraku je zachycena černou dírou, zatímco zbytek uniká. V těchto podmínkách jsou schopny vznikat pouze velmi hmotné hvězdy a tyto hvězdy zdědí excentrickou oběžnou dráhu disku. Tyto výsledky odpovídají dvěma základním vlastnostem mladých hvězd v centru naší Galaxie: jejich velkým hmotnostem a jejich excentrickým oběžným drahám kolem supermasivní černé díry.

„Základním prvkem modelování bylo ohřívání a ochlazování plynu. To nám řekne, kolik materiálu je potřeba, aby část plynu měla dostatečně velkou gravitaci k překonání vlastního tlaku plynu a mohla vzniknout hvězda. Teplo vzniká extrémní kompresí mraku, když je stlačen a vtahován směrem do černé díry. To je vyváženo chlazením, které vyžaduje detailní znalost toho, jak rychle může unikat záření z mraku,“ vysvětluje Rice.

„Hvězdy, které se v současné době nacházejí v naší galaxii v okolí supermasívní černé díry, mají relativně krátkou dobu života - okolo 10 miliónů let. Proto si myslíme, že se tento proces asi bude opakovat. Trvalá zásoba hvězd v sousedství černé díry a krmení plynu přímo srostlého s černou dírou nám pomůže porozumět počátkům supermasivních černých děr v naší i dalších galaxiích ve vesmíru,“ uzavřel Bonnell.ˇ

Zdroj: ScienceDaily