В Северо-Западном университете создали детальную симуляцию того, как газ, перемещаясь в рамках галактики, доходит до её центра и падает в сверхмассивную чёрную дыру. Оказалось, что за сбор и перенаправление к центру этого газа по большей части отвечают спиральные рукава галактики. Работа с описанием симуляции опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Ранее создаваемые учёными симуляции моделировали только рост чёрной дыры, а новая симуляция учитывает различные силы, воздействующие на газ, и множество других факторов, связанных с эволюцией чёрных дыр. Также новая симуляция смогла дать ответы на некоторые вопросы, связанные с загадочной природой квазаров.

Квазары – ярчайшие объекты Вселенной, иногда свет одного квазара затмевает свет всех звёзд галактики. Согласно принятым сегодня теориям, квазары представляют собой яркие и быстрорастущие чёрные дыры.

Как пояснил Клод-Андре Фошер-Жигер, один из ведущих авторов работы, свет далёких квазаров образуется, когда газ, падающий в сверхмассивную чёрную дыру, разогревается трением. Из симуляции видно, что структурные особенности галактик, в том числе, спиральные рукава, «тормозят» вращение газа вокруг центра галактики. В результате газ постепенно падает в центр, в чёрную дыру.

По словам ведущего автора работы Даниэля Англес-Алькасара, учёные работали над симуляцией, чтобы ответить на давний вопрос космологии – как именно Вселенной удаётся упаковать такое огромное количество материи в таком малом объёме (масса сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик составляет миллионы и даже миллиарды солнечных масс). Фошер-Жигер сказал, что пока общепризнанной теории формировании сверхмассивных чёрных дыр не существует.

При создании симуляции учёным нужно было учесть множество процессов, влияющих на эволюцию галактики – от расширения Вселенной до энергии, выбрасываемой чёрной дырой во время поглощения газа. Симуляция основана на проекте FIRE («Feedback In Realistic Environments»), однако благодаря новой технологии способна моделировать процессы с разрешением в 1000 раз больше, чем раньше.