Uma nova simulação de computador ajuda a explicar a existência de buracos negros supermassivos intrigantes observados no início do universo. A simulação é baseada em um código de computador usado para entender o acoplamento da radiação e certos materiais.

"Os buracos negros supermassivos têm um limite de velocidade que determina a rapidez e o tamanho que podem crescer, "disse Joseph Smidt, da Divisão de Design Teórico do Laboratório Nacional de Los Alamos, "A descoberta relativamente recente de buracos negros supermassivos no início do desenvolvimento do universo levantou uma questão fundamental, como eles ficaram tão grandes tão rápido? "

Usando códigos de computador desenvolvidos em Los Alamos para modelar a interação de matéria e radiação relacionada à missão de gerenciamento de estoque do Laboratório, Smidt e seus colegas criaram uma simulação de estrelas em colapso que resultou na formação de buracos negros supermassivos em menos tempo do que o esperado, cosmologicamente falando, nos primeiros bilhões de anos do universo.

"Acontece que, embora os buracos negros supermassivos tenham um limite de velocidade de crescimento, certos tipos de estrelas massivas não, "disse Smidt." Nós perguntamos, e se pudéssemos encontrar um lugar onde as estrelas pudessem crescer muito mais rápido, talvez do tamanho de muitos milhares de sóis; eles poderiam formar buracos negros supermassivos em menos tempo? "

Acontece que o modelo de computador de Los Alamos não apenas confirma a possibilidade de formação rápida de buracos negros supermassivos, mas também se encaixa em muitos outros fenômenos de buracos negros que são rotineiramente observados por astrofísicos. A pesquisa mostra que os buracos negros supermassivos simulados também estão interagindo com galáxias da mesma forma que é observada na natureza, incluindo taxas de formação de estrelas, perfis de densidade de galáxias, e taxas térmicas e de ionização em gases.

"Isso foi bastante inesperado, "disse Smidt." Achei que a ideia de fazer crescer uma estrela massiva em uma configuração especial e formar um buraco negro com o tipo certo de massas fosse algo que poderíamos aproximar, mas ver o buraco negro induzindo a formação de estrelas e dirigindo a dinâmica de maneiras que observamos na natureza foi realmente a cereja do bolo. "

Uma área-chave da missão no Laboratório Nacional de Los Alamos é entender como a radiação interage com certos materiais. Como os buracos negros supermassivos produzem grandes quantidades de radiação quente, seu comportamento ajuda a testar códigos de computador projetados para modelar o acoplamento de radiação e matéria. Os códigos são usados, junto com experimentos de grande e pequena escala, para garantir a segurança, segurança, e eficácia do dissuasor nuclear dos EUA.

"Chegamos a um ponto em Los Alamos, "disse Smidt, "com os códigos de computador que estamos usando, a compreensão da física, e as instalações de supercomputação, que podemos fazer cálculos detalhados que replicam algumas das forças que impulsionam a evolução do Universo. "

Artigo de pesquisa disponível em arxiv.org/pdf/1703.00449.pdf