Simuleringar ledda av forskare vid University of California, Santa Cruz och University of California, Berkeley, fann att sådana kollisioner kan ha en betydande inverkan på den heta gasen och dammiga materialet som omger supermassiva svarta hål, vilket förändrar förhållandena i de regioner där nya stjärnor föds. Resultaten av forskargruppens simuleringar kommer att publiceras i The Astrophysics Journal.
"Vi är särskilt intresserade av vad som händer med gasen när en stjärna interagerar med ett supermassivt svart hål", säger Ryan Pfeifle, doktor. kandidat vid UC Santa Cruz och den första författaren till tidningen. "Om tillräckligt med gas kan placeras på en specifik bana kan den falla direkt på det svarta hålet, vilket leder till snabb tillväxt och bildandet av "aktiva galaktiska kärnor", där rikliga mängder strålning och plasmastrålar skjuts ut från omgivningen av det svarta hålet. Att förstå detaljerna i denna process är ett av huvudmålen med detta arbete.”
Supermassiva svarta hål finns i mitten av nästan alla galaxer, och de som aktivt samlar gas från sin omgivning är kända som aktiva galaktiska kärnor, bland de ljusaste och mest energiska objekten i universum. Ett sätt att växa dessa svarta hål är genom kollisioner med stjärnor, som kan dras in av den enorma gravitationskraften och sträckas isär av tidvattenkrafter.
Forskarnas simuleringar avslöjar de detaljerade vägarna genom vilka gas i galaxernas centrum förlorar energi, kyls ner och faller mot det svarta hålet. Denna gas kan komma från stjärnor som det svarta hålet har stört eller från själva galaxen. Simuleringarna visar att materialet bildar strömmar som flyter längs specifika vägar, kallade "förlustkoner", som leder direkt mot det svarta hålet.
"Gas som har tillräckligt med energi för att övervinna denna potentiella energibarriär kan hamna i banor som blir mer och mer excentriska - liknar kometer runt solen", säger medförfattaren Enrico Ramirez-Ruiz, professor i astronomi och astrofysik vid UC Santa Cruz. "Dessa mycket elliptiska banor för gasen tillräckligt nära det svarta hålet för att falla in."
Simuleringarna visar också att gasströmmen mot det svarta hålet kan bli turbulent, som en flod med många virvlar och störningar, som kan värma upp gasen och minska mängden material som är tillgängligt för ansamling till det svarta hålet. Denna feedback kan reglera tillväxten av svarta hål och ljusstyrkan hos aktiva galaktiska kärnor.
Forskarna planerar att utföra ytterligare simuleringar för att undersöka hur egenskaperna hos supermassiva svarta hål och deras omgivning påverkar effektiviteten av ansamlingen och dynamiken i gasströmmar. Detta arbete kan hjälpa astronomer att förstå varför vissa galaxer har mer aktiva centrala svarta hål än andra och varför tillväxten av svarta hål är kopplad till galaxens evolution.
