Când ne întoarcem cu gândul către începuturile universului, ne imaginăm adesea un tablou liniștit, presărat de primele stele care apar timid. Studiul despre care vorbim modifică puțin această viziune: cercetătorii au reconstruit primele 700 de milioane de ani din istoria cosmică pentru a urmări nașterea unei singure galaxii minuscule, iar ceea ce au descoperit seamănă mai curând cu o petrecere dezordonată decât cu o ploaie blândă de stele. Simulările relevă valuri succesive de formare stelară, nori reci de gaz care se prăbușesc în jurul unui halou de materie întunecată și izbucnesc în roiuri de stele, ca niște lumini de Crăciun care se aprind simultan.
Echipa care a rulat simulările a observat două faze principale de formare stelară, nu un singur episod intens urmat de o scădere lentă, așa cum anticipau unii. În universul primitiv, gazul era mult mai dens, stelele se formau rapid și gravitația le-a adunat în sisteme strâns legate. Aceste roiuri s-au născut inițial răsfirate, apoi au început să se scurgă spre centrul galaxiei, asemenea picăturilor care curg spre orificiul unei chiuvete. Ajunse în centru, s-au contopit într-un megacluster, denumit cluster stelar nuclear, situat în nucleul galaxiei. Inima galactică tânără strălucea cu puterea a ceea ce autorii numesc lumina a milioane de sori și astfel a creat mediul propice pentru apariția timpurie a unei găuri negre supermasive.
O parte semnificativă a succesului simulării a venit dintr-o ajustare aparent simplă, dar importantă: modelul de formare stelară nu a mai fost tratat ca un proces cu rată fixă, ci a putut varia în funcție de condițiile locale. Această modificare aduce un plus de realism calculelor, evitând compromisurile modelelor simplificate. Folosind supercomputerul Zaratan de la Universitatea din Maryland, cercetătorii au efectuat în șase luni calcule care ar fi durat aproximativ 12 ani pe un laptop obișnuit. Nu e magie, ci multă putere de calcul și multă răbdare.
Rezultatele neașteptate includ rate foarte mari de conversie a gazului în stele: anumite nori au transformat până la 80% din gaz în stele, un ritm feroce comparativ cu aproximativ 2% în galaxii apropiate de noi astăzi. Acești nori au înflorit în clustere tinere, menținute unite de gravitație, iar densitatea lor extremă oferă o cale plauzibilă pentru formarea timpurie a găurilor negre supermasive, mult mai devreme decât sugerau modelele anterioare.
Rămâne însă o întrebare esențială, ce a apărut mai întâi: clusterul stelar nuclear sau gaura neagră? În multe galaxii, inclusiv în Calea Lactee, observăm un cluster stelar în jurul unei găuri negre supermasive, dar relația cauzală nu este clară. Simulările recente indică faptul că aglomerările de stele ar putea fuziona în centru și ar putea crea condițiile necesare pentru formarea unei gropi negre masive, dar dezbaterea nu s-a încheiat. E aceeași dilemă „pui sau ou”, transpusă la o scară cosmică.
Modelul utilizat și puterea de calcul permit evidențierea unor aspecte accesibile și non-specialiștilor: două episoade majore de formare stelară, conversii ale gazului în stele de ordinul zecilor de procente, deplasarea și fuziunea clusterelor spre centrul galactic și apariția unui nucleu stelar foarte dens. Toate acestea conturează o poveste coerentă despre cum se pot lega primele structuri compacte din univers și cum ar putea să apară rapid primele găuri negre supermasive.
Studiul asupra clusterului stelar nuclear și a formării timpurii a găurilor negre scoate în evidență rolul gravitației și al condițiilor locale în fizica galaxiilor timpurii și arată cât de mult poate schimba o abordare de modelare detaliată. Ce urmează în cercetare: observatoare noi și simulări mai realiste vor verifica dacă aceste megaclustere prezise în calcule există în universul real. Crezi că observațiile viitoare vor confirma că nucleele stelare au „dat naștere” găurilor negre sau că gaura neagră a fost mereu cea care a condus povestea?
Fii primul care comentează