Una nuova simulazione al computer aiuta a spiegare l'esistenza di sconcertanti buchi neri supermassicci osservati nell'universo primordiale. La simulazione si basa su un codice informatico utilizzato per comprendere l'accoppiamento di radiazioni e determinati materiali.

"I buchi neri supermassicci hanno un limite di velocità che determina quanto velocemente e quanto grandi possono crescere, ", ha affermato Joseph Smidt della Divisione di progettazione teorica del Los Alamos National Laboratory, "La scoperta relativamente recente di buchi neri supermassicci nel primo sviluppo dell'universo ha sollevato una domanda fondamentale, come hanno fatto a diventare così grandi così velocemente?"

Utilizzando i codici informatici sviluppati a Los Alamos per modellare l'interazione tra materia e radiazione relativa alla missione di gestione delle scorte del laboratorio, Smidt e colleghi hanno creato una simulazione del collasso delle stelle che ha provocato la formazione di buchi neri supermassicci in meno tempo del previsto, cosmologicamente parlando, nel primo miliardo di anni dell'universo.

"Si scopre che mentre i buchi neri supermassicci hanno un limite di velocità di crescita, alcuni tipi di stelle massicce no, " ha detto Smidt. "Abbiamo chiesto, e se potessimo trovare un posto dove le stelle potrebbero crescere molto più velocemente, forse alla dimensione di molte migliaia di soli; potrebbero formare buchi neri supermassicci in meno tempo?"

Si scopre che il modello al computer di Los Alamos non solo conferma la possibilità di una rapida formazione di buchi neri supermassicci, ma ma si adatta anche a molti altri fenomeni di buchi neri osservati abitualmente dagli astrofisici. La ricerca mostra che anche i buchi neri supermassicci simulati interagiscono con le galassie nello stesso modo in cui si osserva in natura, compresi i tassi di formazione stellare, profili di densità della galassia, e tassi termici e di ionizzazione nei gas.

"Questo è stato in gran parte inaspettato, "ha detto Smidt. "Ho pensato che questa idea di far crescere una stella massiccia in una configurazione speciale e formare un buco nero con il giusto tipo di masse fosse qualcosa che potevamo approssimare, ma vedere il buco nero che induce la formazione stellare e guida le dinamiche in modi che abbiamo osservato in natura è stata davvero la ciliegina sulla torta".

Un'area di missione chiave del Los Alamos National Laboratory è capire come le radiazioni interagiscono con determinati materiali. Poiché i buchi neri supermassicci producono enormi quantità di radiazioni calde, il loro comportamento aiuta a testare codici informatici progettati per modellare l'accoppiamento di radiazione e materia. I codici sono usati, insieme a esperimenti su larga e piccola scala, per garantire la sicurezza, sicurezza, ed efficacia del deterrente nucleare statunitense.

"Siamo arrivati ​​a un punto a Los Alamos, " ha detto Smidt, "con i codici informatici che stiamo usando, la comprensione della fisica, e le strutture di supercalcolo, che possiamo fare calcoli dettagliati che replicano alcune delle forze che guidano l'evoluzione dell'Universo".

Documento di ricerca disponibile su arxiv.org/pdf/1703.00449.pdf