با ترکیب مشاهدات پرتو ایکس پیشرو با شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای پیشرفته از تجمع کهکشان‌ها در تاریخ کیهانی، محققان بهترین مدل‌سازی تا به امروز را از رشد سیاه‌چاله‌های کلان پرجرم موجود در مراکز کهکشان‌ها ارائه کرده‌اند. با استفاده از این رویکرد ترکیبی، یک تیم تحقیقاتی به رهبری اخترشناسان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا تصویری کامل از رشد سیاه‌چاله‌ها در طول ۱۲ میلیارد سال. از دوران نوزادی کیهان در حدود ۱.۸ میلیارد سال تا کنون در ۱۳.۸ میلیارد سال به دست آوردند.
فن زو، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا اولین نویسنده مقاله مربوط به این موضوع، می گوید: «سیاهچاله های بزرگ در مراکز کهکشان ها میلیون ها تا میلیاردها برابر خورشید جرم دارند. “چگونه آنها به چنین هیولاهایی تبدیل می شوند؟ این سوالی است که ستاره شناسان دهه ها در مورد آن تحقیق کرده اند. اما ردیابی همه راه هایی که سیاهچاله ها می توانند به طور قابل اعتماد رشد کنند دشوار بوده است.”
سیاهچاله های پرجرم
سیاهچاله های پرجرم از طریق ترکیبی از دو کانال اصلی رشد می کنند. آنها گاز سرد کهکشان میزبان خود را مصرف می کنند. و می توانند در هنگام برخورد کهکشان ها با دیگر سیاهچاله های پرجرم ادغام شوند.
دبلیو نیل برانت، استاد نجوم و اخترفیزیک و استاد دانشگاه ابرلی، می گوید: «در طول فرآیند مصرف گاز از کهکشان های میزبان خود، سیاهچاله ها پرتوهای قوی ساطع می کنند و این کلید ردیابی رشد آنها از طریق برافزایش است. استاد فیزیک در ایالت پن و یکی از رهبران تیم تحقیقاتی. ما رشد برافزایشی را با استفاده از داده‌های بررسی آسمان پرتو ایکس که در بیش از ۲۰ سال از سه تا از قدرتمندترین تأسیسات پرتو ایکس که تا کنون به فضا پرتاب شده‌اند، اندازه‌گیری کردیم.»
بیشتر بخوانید:
محققان دریافتند که در بیشتر موارد، برافزایش بر رشد سیاهچاله ها غالب است. ادغام ها کمک های ثانویه قابل توجهی داشته است. به ویژه در طول ۵ میلیارد سال گذشته زمان کیهانی برای پرجرم ترین سیاهچاله ها.
به طور کلی، سیاه‌چاله‌های کلان جرم با همه جرم‌ها زمانی که کیهان جوان‌تر بود، با سرعت بیشتری رشد کردند. به همین دلیل، تعداد کل سیاه‌چاله‌های کلان جرم تقریباً ۷ میلیارد سال پیش مستقر شده بود. در حالی که در اوایل جهان، بسیاری از سیاه‌چاله‌های جدید مدام در حال ظهور بودند.
بودجه بنیاد ملی علوم ایالات متحده، مرکز اشعه ایکس چاندرا و دانشگاه ایالت پنسیلوانیا از این کار حمایت کردند. این کار همچنین با به اشتراک گذاری نتایج شبیه سازی با جامعه علمی امکان پذیر شد.
