DCBH simulācijas attēlā redzams agrīnās galaktikas blīvums (pa kreisi) un temperatūra (pa labi). Supernovas trieciena viļņus var redzēt paplašinoties no centra, tāpēc galaktika sabrūk un uzsilst.
Zvaigznes nāves procesā veidojas melni caurumi, kas ļauj materiālam nonākt ļoti blīvā objektā, no kura pat gaisma nevar izkļūt. Zinātnieki uzskata, ka galaktikas dzimšanas brīdī var radīt milzīgus melnus caurumus, bet neviens nav spējis aplūkot tālāko pagātni, lai ievērotu nosacījumus tiešiem sabrukuma melnajiem caurumiem (DCBH).
James Webb kosmosa teleskopam, kas paredzēts 2021. gadā, būs iespēja apskatīt agrīno Visumu, lai apskatītu galaktiku ar topošo masveida melno caurumu. Tagad mums ir simulācija, ko radījuši Gruzijas Tehnoloģiju institūta pētnieki. Tas parāda, ko meklēt turpmākajos DCBH pārskatos.
Pirmā šāda simulācija pieņem, ka šādu melno caurumu veidošanos papildinās īpaši intensīva starojuma veidi, ieskaitot rentgenstaru un UV starus, virzoties uz IR gaismu, tuvojoties teleskopam. Tāpat bija pārsteidzoši, ka melnās caurumi var radīt milzīgas zvaigznes bez metāliem. Daudzu lielu galaktiku centrā ir supermazīvi melni caurumi, kuru veidošanās un augšanas procesu nevarēja novērot. Tāpēc ir radies pieņēmums, ka viņi varēja parādīties galaktikas dzimšanas brīdī. Tad DCBH veidošanās tiktu uzsākta ar lielu gāzes mākoņa sabrukumu galaktikas agrās izveides laikā. Bet ir svarīgi saprast, ko tieši nākotnē meklēt ar spektru, izmantojot teleskopu.
Melnā cauruma izveide var aizņemt miljonu gadu. Stampede superdatoram bija iespēja veikt simulāciju, kas koncentrējas uz DCBH veidošanās ietekmi. Modelēšana balstījās uz pirmajiem fiziskajiem principiem, piemēram, smagumu, radiāciju un hidrodinamiku.
Simulētais attēls ar UV starojumu parāda, kā karsētie gāzes spirāli centrālajā melnajā caurumā
Ja galaktika vispirms tiek veidota, un tad melnais caurums centrā, tad jāparādās viena veida parakstam. Bet kas notiks, ja melnais caurums ir pirmais? Zinātnieki vēlējās uzzināt, vai sagaidīt citas fiziskas atšķirības. Simulācijas rezultātā iegūta informācija par blīvumu un temperatūru, lai prognozētu, ko tieši redzēs teleskops.
Melnie caurumi pavada aptuveni miljonu gadu. DCBH simulācijā pirmais solis ietver gāzes sabrukumu supermazīvā zvaigznē (100 000 reižu masīvāks par Sauli). Tad zvaigzne nonāk gravitācijas nestabilitātē un sabrūk sev, radot milzīgu melnu caurumu. Melnā cauruma starojums izraisa zvaigžņu veidošanos 500 000 gadu laikā. Šķiet, ka pirmās paaudzes zvaigznes ir masīvākas, jo tās dzīvo daudz mazāk. Pirmajos 5–6 miljonos gadu laikā viņi eksplodēja kā supernovu. Pēc tam melnais caurums nomierinās, kas noved pie konfrontācijas starp EM stariem un savu gravitāciju. Šie cikli aptver vēl 20-30 miljonus gadu.
Melnais caurums ir izplatīts telpā, tāpēc zinātnieki cer, ka pietiekams skaits attēlu ļaus jums noķert kādu no šiem veidiem. Tādējādi galaktikas evolūcijas procesā būs iespējams labāk izprast.
Pētnieki bija pārsteigti par zvaigznju veidošanos ap DCBH, bet retrospektīvi tas šķiet loģiski. Izveidotā jonizācija novedīs pie fotoķīmiskām reakcijām, kas spēj izraisīt zvaigžņu dzimšanu. Tas ir viens no lielākajiem universālajiem mīklas, tāpēc pētnieki cer, ka viņu darbs novedīs pie ilgi gaidītās atbildes.
