新しいブラックホールが近くのガスをむさぼり食うことはないかもしれません—近くのガスのほとんどが追い出される可能性があるため、新しい研究が示しています。
スタンフォード大学のマルセロアルバレスと彼の同僚は、宇宙の最初のブラックホールの運命を追跡するために設計された新しいスーパーコンピュータシミュレーションを実行しました。彼らは、期待に反して、若いブラックホールが近くのガスに効率的に入り込むことができないことを発見しました。
「最初の星は、私たちが今日目にするほとんどの星よりもはるかに大きく、太陽の質量の100倍以上です」と、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターの博士研究員であり、研究の著者。 「初めて、ブラックホールを形成する前後の星の周りのガスに何が起こるかを詳細にシミュレーションすることができました。」
これらの巨大な星からの強い放射と強い流出が近くのガスを消散させました。 「これらの星は本質的にそれらの近くのガスのほとんどを取り除いた」とワイズは言った。これらの最初の星のほんの一部は、壮大な超新星爆発で命を落としませんでした。代わりに、彼らは直接ブラックホールに崩壊しました。
しかし、ブラックホールはガスの少ない空洞に生まれ、ガスをほとんど供給せずに、非常にゆっくりと成長しました。 「2億年にわたるシミュレーションの間に、100太陽質量のブラックホールは質量の1％未満しか成長しませんでした」とアルバレス氏は述べています。
宇宙背景放射の観測から得られたデータから始まります-ビッグバンから380,000年後に発生した閃光で、宇宙構造の最も早い見方を示します-研究者は物質の相互作用を支配する基本法則を適用し、進化する初期の宇宙。複雑なシミュレーションには、流体力学、化学反応、放射線の吸収と放出、星の形成が含まれていました。
シミュレーションでは、宇宙ガスが重力のもとでゆっくりと合体し、最終的に最初の星を形成しました。これらの巨大で熱い星は短時間明るく輝き、星の光の形で大量のエネルギーを放出して、近くのガス雲を押しのけました。
これらの星はそのような激しい存在を長く持続することができず、すぐに内部の燃料を使い果たしました。シミュレーションの星の1つは、自重で崩壊してブラックホールを形成しました。ガスのほんの一部しか近くになかったため、ブラックホールは本質的に成長する物質が「不足」していました。
それでも、厳しい食事にもかかわらず、ブラックホールは周囲に劇的な影響を与えました。これは、放射フィードバックと呼ばれるシミュレーションの重要な側面によって明らかになりました。これは、ブラックホールから放出されたX線が遠方のガスに影響を与えた方法を説明しています。
ダイエット中でもブラックホールは大量のX線を発生させます。この放射線は、近くのガスの侵入を防ぐだけでなく、100光年離れた数千度にガスを加熱しました。熱いガスが集まって新しい星を形成することはできません。 「ブラックホールが大幅に拡大していなくても、それらの放射は、数十年、場合によっては数億年の間、近くの星の形成を止めるのに十分なほど強烈です」とアルバレス氏は語った。
出典：NASA。この研究は天体物理ジャーナルの手紙.
