Une nouvelle simulation informatique permet d'expliquer l'existence de trous noirs supermassifs déroutants observés dans l'univers primitif. La simulation est basée sur un code informatique permettant de comprendre le couplage du rayonnement et de certains matériaux.

"Les trous noirs supermassifs ont une limite de vitesse qui régit leur vitesse et leur taille, " a déclaré Joseph Smidt de la division de conception théorique du laboratoire national de Los Alamos, "La découverte relativement récente des trous noirs supermassifs au début du développement de l'univers a soulevé une question fondamentale, comment sont-ils devenus si gros si vite ?"

En utilisant des codes informatiques développés à Los Alamos pour modéliser l'interaction de la matière et des rayonnements liés à la mission de gestion des stocks du laboratoire, Smidt et ses collègues ont créé une simulation d'effondrement d'étoiles qui a entraîné la formation de trous noirs supermassifs en moins de temps que prévu, cosmologiquement parlant, dans le premier milliard d'années de l'univers.

"Il s'avère que si les trous noirs supermassifs ont une limite de vitesse de croissance, certains types d'étoiles massives ne le font pas, " a déclaré Smidt. " Nous avons demandé, Et si nous pouvions trouver un endroit où les étoiles pourraient croître beaucoup plus rapidement, peut-être à la taille de plusieurs milliers de soleils; pourraient-ils former des trous noirs supermassifs en moins de temps ?"

Il s'avère que le modèle informatique de Los Alamos confirme non seulement la possibilité d'une formation rapide de trous noirs supermassifs, mais correspond également à de nombreux autres phénomènes de trous noirs qui sont régulièrement observés par les astrophysiciens. La recherche montre que les trous noirs supermassifs simulés interagissent également avec les galaxies de la même manière que celle observée dans la nature, y compris les taux de formation d'étoiles, profils de densité de galaxies, et les taux thermiques et d'ionisation dans les gaz.

"C'était en grande partie inattendu, " a déclaré Smidt. " Je pensais que cette idée de faire croître une étoile massive dans une configuration spéciale et de former un trou noir avec le bon type de masse était quelque chose que nous pourrions approximer, mais voir le trou noir induire la formation d'étoiles et conduire la dynamique d'une manière que nous avons observée dans la nature était vraiment la cerise sur le gâteau."

Un domaine de mission clé du Laboratoire national de Los Alamos consiste à comprendre comment le rayonnement interagit avec certains matériaux. Parce que les trous noirs supermassifs produisent d'énormes quantités de rayonnement chaud, leur comportement permet de tester des codes informatiques destinés à modéliser le couplage rayonnement-matière. Les codes sont utilisés, ainsi que des expériences à grande et à petite échelle, pour assurer la sécurité, Sécurité, et l'efficacité de la dissuasion nucléaire américaine.

"Nous sommes arrivés à un point à Los Alamos, " dit Smidt, "avec les codes informatiques que nous utilisons, la compréhension de la physique, et les installations de calcul intensif, que nous pouvons faire des calculs détaillés qui reproduisent certaines des forces motrices de l'évolution de l'Univers."

Document de recherche disponible sur arxiv.org/pdf/1703.00449.pdf