Ampliación de la simulación encuentra un nuevo origen de los agujeros negros supermasivos

Casi todas las galaxias en el Universo moderno tiene un agujero negro supermasivo en su centro. Sus masas a veces puede alcanzar hasta 10 mil millones de veces la masa del Sol Sin embargo, su origen sigue siendo uno de los grandes misterios de la astronomía. Una teoría popular es el modelo de colapso directa donde las nubes primordiales de colapso gas interestelar bajo propia gravedad para formar estrellas supermasivos que luego evolucionan los agujeros negros supermasivos. Sin embargo, estudios previos han demostrado que el colapso directa sólo funciona con gas que consiste prístina de sólo hidrógeno y helio. Los elementos más pesados ​​tales como la dinámica de gases de carbono y el cambio de oxígeno, haciendo que el gas colapso de fragmento en muchas nubes más pequeñas que forman pequeñas estrellas de su propia, en lugar de unas pocas estrellas supermasivo. colapso directa a partir de gas prístino por sí sola no puede explicar el gran número de agujeros negros supermasivos visto hoy.

Sunmyon Chon, un becario postdoctoral en la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Universidad de Ciencia y Tohoku y su equipo utilizaron el Observatorio Astronómico Nacional de superordenador de Japón "Aterui II" para llevar a cabo a largo plazo simulaciones 3D de alta resolución para poner a prueba la posibilidad de que las estrellas supermasivos podría formar incluso en gas enriquecido-heavy-elemento. La formación de estrellas en nubes de gas que incluyen elementos pesados ​​ha sido difícil para simular debido al coste computacional de la simulación de la separación violenta del gas, pero los avances en potencia de cálculo, especialmente la alta velocidad de cálculo de "Aterui II", encargado en 2018, permitió al equipo para superar este reto. Estas nuevas simulaciones hacen posible el estudio de la formación de estrellas a partir de nubes de gas en más detalle.

Contrariamente a las predicciones anteriores, el equipo de investigación encontró que las estrellas supermasivos todavía pueden formar a partir de nubes de gas enriquecido con elementos pesados. Como era de esperar, los saltos de la nube de gas violentamente y muchas estrellas más pequeñas forman. Sin embargo, hay un fuerte flujo de gas hacia el centro de la nube; las estrellas más pequeñas son arrastradas por este flujo y son tragados en marcha por las estrellas masivas en el centro. Las simulaciones dieron como resultado la formación de una estrella masiva momento 10.000 más masiva que el Sol "Esta es la primera vez que hemos mostrado la formación de un gran precursor de tal agujero negro en las nubes enriquecidas en pesados ​​elementos. Creemos que la estrella gigante formado de esta manera continuará creciendo y evolucionando en un agujero negro gigante," dice Chon .

Este nuevo modelo muestra que no sólo gas primordial, pero también de gases que contiene elementos pesados ​​pueden formar estrellas gigantes, que son las semillas de los agujeros negros. "Nuestro nuevo modelo es capaz de explicar el origen de los agujeros negros más que los estudios anteriores, y este resultado conduce a una comprensión unificada del origen de los agujeros negros supermasivos", dice Kazuyuki Omukai, profesor de la Universidad de Tohoku.