초기 블랙홀에 급격히 성장한 이유는 무엇입니까? 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션과 GigaPan Time Machine 기술의 조합을 사용하여 Carnegie Mellon University의 연구원들에 의해 발견 된 새로운 발견은 우주의 "패스트 푸드"(얇은 차가운 가스 스트림)의식이가 첫 번째 블랙홀의 중심으로 통제 할 수 없게 흘러 갔음을 보여줍니다. 그것들은 우주에서 다른 어떤 것보다“대형화”되고 더 빨리 성장하게됩니다.
우리의 우주가 빅뱅 이후 10 억 년이 채되지 않은 젊었을 때, 은하들이 형성되기 시작했습니다. 이전 이론에 따르면 당시의 블랙홀은 똑같이 작아야했습니다. 슬론 디지털 스카이 서베이 (Sloan Digital Sky Survey)의 데이터는 그 반대의 증거를 보여주었습니다. 빅뱅 이후 7 억 년 전 초 거대 블랙홀이 존재했습니다.
“Sloan Digital Sky Survey는 10 억 년 미만의 초 거대 블랙홀을 발견했습니다. 그것들은 현재 가장 큰 블랙홀과 같은 크기로 136 억 년이되었습니다.”라고 물리학 부교수 인 Tiziana Di Matteo (Carnegie Mellon University)는 말했다. “퍼즐이었다. 다른 사람들이 같은 질량에 도달하기 위해 우주 전체의 나이가 걸리는데 왜 블랙홀이 그렇게 일찍 형성 되는가?”
초 거대 블랙홀은 현존하는 가장 큰 블랙홀로, 태양보다 수십억 배에 달합니다. 대부분의“정상적인”블랙홀은 태양보다 약 30 배 더 방대합니다. 초 거대 블랙홀 형성을 위해 현재 허용되는 메커니즘은 은하 합병을 통하는 것입니다. 이 이론과 초기 초 거대 블랙홀에 적용되는 한 가지 문제는 초기 우주에는 은하가 많지 않고 서로 멀어져 서 합쳐질 수 없다는 것입니다.
물리학 부교수 인 루퍼트 크로프트 (Carnegie Mellon University) 교수는“만일 당신이 은하와 블랙홀이 어떻게 형성되는지에 대한 방정식을 쓰면이 거대한 덩어리가 일찍 형성 될 수는 없을 것 같지만 우리는 하늘을 바라본다. 저기 그들이있어."
초기 초 거대 블랙홀을 형성 한 프로세스를 이해하기 위해 Di Matteo, Croft 및 Khandai는 현재까지 가장 큰 우주 시뮬레이션 인 MassiveBlack을 만들었습니다. MassiveBlack의 목적은 우리 우주의 첫 십억 년을 정확하게 시뮬레이션하는 것입니다. Di Matteo는 MassiveBlack을 설명하면서“이 시뮬레이션은 정말 거대합니다. 물리 수준과 실제 부피면에서 가장 큽니다. 우리는 최초의 블랙홀과 같이 우주에서 희귀 한 것들을 보는 데 관심이 있었기 때문에 그렇게했습니다. 아주 드물기 때문에 많은 공간을 검색해야합니다.”
Croft와 팀은 현대 물리학 이론과 법칙을 기반으로 알려진 우주론 모델을 사용하여 시뮬레이션을 시작했습니다. “우리는 미친 것을 넣지 않았습니다. 마법 물리학이나 추가 물건이 없습니다. 그것은 나중에 우주의 시뮬레이션에서 은하를 형성하는 것과 같은 물리학입니다.”라고 Croft는 말했습니다. 그러나 마술처럼이 초기 퀘이사는 관측 된 것처럼 나타납니다. 우리는 그들이 나타날 것이라는 것을 몰랐습니다. 그들의 질량을 측정하고 '와우! 이 크기는 정확한 크기이며 정확한 시점에 정확하게 표시됩니다.”이것은 현대 우주론 이론의 성공 사례입니다.”
MassiveBlack의 데이터가 GigaPan Time Machine 프로젝트에 추가되었습니다. MassiveBlack 데이터와 GigaPan Time Machine 프로젝트를 결합함으로써 연구자들은 시뮬레이션을 마치 영화처럼 마치 시뮬레이션 된 우주를 가로 질러 쉽게 이동하는 것처럼 볼 수있었습니다. 팀이 흥미로운 것처럼 보이는 사건을 발견했을 때, 그들은 지상이나 우주 망원경으로 우리 우주에서 볼 수있는 것보다 더 자세히 사건을 확대 할 수있었습니다.
팀이 최초의 초대형 블랙홀 생성을 확대했을 때 예상치 못한 일이있었습니다. 정상적인 관측에 따르면 차가운 가스가 블랙홀을 향해 흐를 때 근처의 다른 가스 분자와의 충돌로 인해 가열 된 후 블랙홀로 들어가기 전에 냉각됩니다. '충격 가열'이라고 알려진이 프로세스는 초기 블랙홀이 관측 된 질량에 도달하지 못하도록 막아야합니다. 그 대신에, 팀은 우리 우주의 구조를 드러내는 대규모 조사에서 볼 수있는 '필라멘트'를 따라 흐르는 차가운 밀도의 가스 흐름을 관찰했습니다. 필라멘트는 가스가 놀라운 속도로 블랙홀의 중심으로 직접 흐르도록하여 차갑고 빠른 음식을 제공합니다. 꾸준하지만 통제되지 않은 소비는 블랙홀이 호스트 은하보다 훨씬 빠른 속도로 성장하는 메커니즘을 제공했습니다.
그 결과는 천체 물리학 저널에 실릴 것입니다.
자세한 내용을 보려면 아래의 논문 (Physics arXiv를 통해)을 확인하십시오.
우주 시뮬레이션의 테라 픽셀 이미징
z ~ 6 퀘이사를 호스팅하는 은하의 형성
우주 시뮬레이션의 초기 블랙홀
차가운 흐름과 첫 번째 퀘이사
Gigapan 및 MassiveBlack에 대한 자세한 내용은 http://gigapan.org/gigapans/76215/ 및 http://www.psc.edu/science/2011/supermassive/에서 확인하십시오.
출처 : Carnegie Mellon University 보도 자료
