Ein technologischer Durchbruch in der Untersuchung supermassereicher Schwarzer Löcher

Ein Durchbruch im Verständnis des Universums. Das verspricht die neue Simulation, die von einem Team von Astrophysikern unter der Leitung des Caltech entwickelt wurde. Erstmals verfolgt diese Simulation die Reise des primordialen Gases des frühen Universums bis zu seiner Integration in eine Akkretionsscheibe, die ein supermassereiches Schwarzes Loch nährt und dabei etablierte Konzepte aus den 1970er Jahren auf den Kopf stellt.


Unter der Leitung von Phil Hopkins, Professor für theoretische Physik, erforderte dieses technische Meisterwerk Jahre der Arbeit und die Zusammenarbeit zweier großer Projekte: FIRE und STARFORGE. Diese Projekte konzentrieren sich auf unterschiedliche Skalen, von der Galaxienbildung bis zur Entstehung einzelner Sterne, und schließen endlich eine Lücke zwischen diesen beiden Phänomenen.

Dank einer 1.000-fach höheren Auflösung im Vergleich zu früheren Simulationen entdeckten die Forscher die dominierende Rolle der Magnetfelder bei der Bildung und Struktur der Akkretionsscheiben um supermassereiche Schwarze Löcher. Diese Felder, weit davon entfernt nebensächlich zu sein, spielen eine zentrale Rolle, indem sie diese Scheiben „schwammiger“ machen als erwartet.

The Open Journal of Astrophysics berichtet, dass diese Scheiben, die ursprünglich als flach angenommen wurden, tatsächlich durch den magnetischen Druck gestützt werden, der die thermische Gasdruck weit übertrifft. Diese Entdeckung stellt viele Annahmen über die Masse, Dichte und Dynamik dieser Scheiben in Frage.


Die Simulation verwendet einen Code namens GIZMO, der in der Lage ist, sowohl die großen kosmischen Skalen als auch die mikroskopischen Details zu bewältigen. Indem sie die unterschiedlichen physikalischen Komponenten modulierten, konnten die Forscher ein Schwarzes Loch, das die 10 Millionenfache Masse der Sonne besitzt, von dem frühen Universum bis zur Akkretion von Materie um dieses Schwarze Loch simulieren.

Dieser Fortschritt eröffnet neue Forschungsperspektiven: das detaillierte Verständnis von Galaxienverschmelzungen, die Sternentstehung in dichten Regionen und die Eigenschaften der ersten Sternengenerationen. Die Implikationen sind enorm und bieten neue Wege zur Erforschung vieler noch unerklärter kosmischer Phänomene.