Una nueva simulación por computadora ayuda a explicar la existencia de desconcertantes agujeros negros supermasivos observados en el universo temprano. La simulación se basa en un código informático que se utiliza para comprender el acoplamiento de la radiación y ciertos materiales.

"Los agujeros negros supermasivos tienen un límite de velocidad que determina qué tan rápido y qué tan grandes pueden crecer, "dijo Joseph Smidt de la División de Diseño Teórico del Laboratorio Nacional de Los Alamos, "El descubrimiento relativamente reciente de agujeros negros supermasivos en el desarrollo temprano del universo planteó una pregunta fundamental, ¿Cómo se hicieron tan grandes tan rápido? "

Usando códigos de computadora desarrollados en Los Alamos para modelar la interacción de la materia y la radiación relacionada con la misión de administración de existencias del laboratorio, Smidt y sus colegas crearon una simulación de colapso de estrellas que resultó en la formación de agujeros negros supermasivos en menos tiempo de lo esperado. cosmológicamente hablando, en los primeros mil millones de años del universo.

"Resulta que, si bien los agujeros negros supermasivos tienen un límite de velocidad de crecimiento, ciertos tipos de estrellas masivas no lo hacen, ", dijo Smidt." Le preguntamos, ¿Y si pudiéramos encontrar un lugar donde las estrellas pudieran crecer mucho más rápido? quizás del tamaño de muchos miles de soles; ¿Podrían formar agujeros negros supermasivos en menos tiempo? "

Resulta que el modelo de computadora de Los Alamos no solo confirma la posibilidad de una rápida formación de agujeros negros supermasivos, pero también encaja con muchos otros fenómenos de los agujeros negros que los astrofísicos observan rutinariamente. La investigación muestra que los agujeros negros supermasivos simulados también están interactuando con las galaxias de la misma manera que se observa en la naturaleza. incluidas las tasas de formación de estrellas, perfiles de densidad de galaxias, y tasas térmicas y de ionización en gases.

"Esto fue en gran parte inesperado, "dijo Smidt." Pensé que esta idea de hacer crecer una estrella masiva en una configuración especial y formar un agujero negro con el tipo correcto de masas era algo que podríamos aproximarnos, pero ver el agujero negro induciendo la formación de estrellas y conduciendo la dinámica de formas que hemos observado en la naturaleza fue realmente la guinda del pastel ".

Un área clave de la misión en el Laboratorio Nacional de Los Alamos es comprender cómo la radiación interactúa con ciertos materiales. Debido a que los agujeros negros supermasivos producen enormes cantidades de radiación caliente, su comportamiento ayuda a probar los códigos de computadora diseñados para modelar el acoplamiento de la radiación y la materia. Los códigos se utilizan, junto con experimentos a gran y pequeña escala, para asegurar la seguridad, seguridad, y eficacia de la disuasión nuclear estadounidense.

"Hemos llegado a un punto en Los Alamos, "dijo Smidt, "con los códigos de computadora que estamos usando, la comprensión de la física, y las instalaciones de supercomputación, que podemos hacer cálculos detallados que replican algunas de las fuerzas que impulsan la evolución del Universo ".

Documento de investigación disponible en arxiv.org/pdf/1703.00449.pdf