Ruch masywnych czarnych dziur
Do kluczowych obszarów astrofizycznych, kosmologicznych i fizycznych aktualnie prowadzonych badań należą rozwój i ewolucja pojedynczych i podwójnych masywnych czarnych dziur oraz ich powiązania z ewolucją galaktyki macierzystej; szybkość dostarczania gwiazd pojedynczych i podwójnych do czarnej dziury oraz ich ogrzewanie pływowe, destrukcja, rozpraszanie, przechwytywanie lub wyrzucanie; szybkość i sposób emisji fal grawitacyjnych z przechwyconych niewielkich obiektów oraz z połączeń podwójnych masywnych czarnych dziur; pojawianie się egzotycznych populacji gwiazd wokół masywnych czarnych dziur. W projekcie FDP-MBH (Fundamental dynamical processes near massive black holes in galactic nuclei) wykorzystano zarówno techniki analityczne, jak i symulacje komputerowe w celu zbadania wszystkich tych problemów. Zespół dokonał ważnych odkryć. Wykazano, że najwolniejsza odmiana randomizacji takich układów, poprzez obejmującą dwa ciała relaksację, jest anomalnym procesem dyfuzyjnym, w którym "nieprawdopodobnie" silne zdarzenia rozpraszające nie są w rzeczywistości tak rzadkie. Długofalowe skutki tego procesu wskazują, że pasywnie ewoluujące jądro galaktyki z czarnymi dziurami o mniejszej masie powinno być poddawane dynamicznej relaksacji. Zidentyfikowano nowy tryb segregacji masy (tendencja bardziej masywnych gwiazd do zapadania się do środka), nazwanej silną segregacją masy. W tym przypadku masywne gwiazdy ulegają silnej koncentracji w środku, w pobliżu masywnej czarnej dziury. Powoduje to zwiększenie natężenia silnych oddziaływań gwiazd z masywną czarną dziurą. Pewna "egzotyczna" szybka odmiana relaksacji momentu pędu, relaksacja rezonansowa, wydaje się dominować w niemal wszystkich aspektach ewolucji w otoczeniu masywnej czarnej dziury w jądrze galaktyki. W szczególności silnie wpływa ona na dynamikę małych obiektów, wpadających do masywnej czarnej dziury i emitujących fale grawitacyjne, za sprawą nowo odkrytego i wciąż nie w pełni poznanego zjawiska bariery Schwarzschilda. Relaksacja rezonansowa będzie także utrudniać sprawdzanie podstawowych przewidywań ogólnej teorii względności w oparciu o orbity gwiazd wokół galaktycznej masywnej czarnej dziury oraz wpływać na dynamikę nietypowej populacji młodych gwiazd ją okrążających. W dyskach akrecyjnych zasilających masywne czarne dziury odkryto silny wpływ rezonansowych momentów gwiezdnych. Mogą one w sposób istotny wpływać na geometrię, właściwości i zmienność dysków akrecyjnych, a tym samym na kosmiczną ewolucję masy, jak i ruch wirowy masywnych czarnych dziur.
Słowa kluczowe
Masywne czarne dziury, gwiazdy, FDP-MBH, jądra galaktyk, relaksacja rezonansowa
