Oddziaływanie czarnych dziur z ich galaktycznym otoczeniem
Masy czarnych dziur w lokalnych galaktykach wykazują korelacje z właściwościami swoich galaktyk macierzystych, co wskazuje, że wzrost czarnych dziur jest ściśle powiązanych z ich otoczeniem. Niewiele jednak wiadomo na temat sposobu ich formowania się i oddziaływania z galaktykami macierzystym, szczególnie na wczesnych etapach rozwoju wszechświata. W ramach projektu MBHG (The cosmic evolution of massive black holes), finansowanego ze środków UE, przeprowadzono analizy teoretyczne formowania się masywnych czarnych dziur i ich rozwoju wewnątrz galaktyk. W tym celu zespół wykorzystał kosmologiczne symulacje hydrodynamiczne oraz modele półanalityczne. Uczeni śledzili ewolucję systemu galaktyki i czarnej dziury od czasów formowania się czarnej dziury po współczesność, w różnych rodzajach galaktyk. Badano powiązania między formowaniem się czarnej dziury, historią formowania się galaktyki macierzystej a otoczeniem kosmicznym. Skupiono się na roli otoczenia we wzroście czarnej dziury, szczególnie w pierwszych małych galaktykach powstałych na początku istnienia kosmosu. Badano też ewolucję masywnych czarnych dziur podczas łączenia się galaktyk, skupiając się na dynamice, jak i właściwościach akrecji. Uczeni badali, kiedy masywne czarne dziury zaczynają świecić jak aktywne jądra galaktyk podczas łączenia się galaktyk, oraz warunki potrzebne do tworzenia się podwójnych i wielokrotnych czarnych dziur. Symulacje koncentrowały się na szczegółowych danych astrofizycznych i zostały przeprowadzone w dużej rozdzielczości przestrzennej i czasowej, aby wiernie oddać właściwości gazu, gwiazd i czarnych dziur zmieniające się w czasie. Metody empiryczne, półanalityczne i numeryczne oraz ich kombinacje umożliwiły uzyskanie jak najdokładniejszego i jak najbardziej spójnego obrazu wspólnej ewolucji czarnych dziur i ich galaktyk macierzystych. W projekcie MBHG powstał też model teoretyczny umożliwiający planowanie przyszłych europejskich infrastruktur, takich jak ATHENA (Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics) i czy eLISA (evolved Laser Interferometer Space Antenna). Materiał wideo na temat projektu można obejrzeć tutaj.
Słowa kluczowe
Czarna dziura, galaktyki, MBHG, ewolucja kosmosu, formowanie się gwiazd, akrecja