Nový průzkum více než 100 galaxií provedený rentgenovou observatoří Chandra (provozuje NASA) zjistil, že černé díry nabírají hmotnost pohlcováním tisíců hvězd. Credit: Washington State University

Strojové učení popsalo růst galaktických černých děr

Podle umělé inteligence rostou obří černé díry ve středech galaxií způsobem, který celkem přesně kopíruje hostitelskou galaxii.

Předpokládá se, že většina, ne-li všechny galaxie ukrývají ve svém středu supermasivní černou díru. Tyto černé díry mají hmotnost více než 100 000krát větší než Slunce, některé z nich miliony nebo miliardy Sluncí.
Peter Behroozi, Haowen Zhang (University of Arizona, National Astronomical Observatory of Japan) a jejich kolegové nyní pomocí strojového učení a superpočítačů rekonstruoval historii růstu černých děr. Simulace milionů virtuálních vesmírů potvrdila již dříve navržený předpoklad, že vazba mezi růstem galaxií a jejich černých děr je zřejmě celkem univerzální/konstantní, tj. platila už v ranějším vesmíru.
Zhang, Behroozi a jejich kolegové vytvořili platformu Trinity, která využívá novou formu strojového učení schopnou generovat v superpočítači miliony různých vesmírů, Každý se z těchto vesmírů funguje podle různých fyzikálních teorií popisujících vznik a vývoj galaxií. Výzkumníci dále vytvořili rámec (framework), v němž umělá inteligence navrhuje nová pravidla pro to, jak supermasivní černé díry rostou v čase. Poté tato pravidla použili k simulaci růstu miliard černých děr ve virtuálním vesmíru a „pozorováním“ virtuálního vesmíru testovali, zda souhlasí s desítkami let skutečných pozorování černých děr ve skutečném vesmíru. Po milionech navržených a zamítnutých sad pravidel došla umělá inteligence k modelu, který nejlépe popisoval stávající data o černých sírách i galaxiích.
Název projektu, Trinity odkazuje na tři hlavní oblasti, jimiž se autoři výzkumu zabývají: galaxie, jejich supermasivní černé díry a hala z temné hmoty. V předchozích studiích vědci použili dřívější verzi svého rámce (tzv. UniverseMachine) k simulaci milionů galaxií a jejich halo. Tým zjistil, že galaxie rostoucí ve svých halech z temné hmoty se řídí velmi specifickým vztahem mezi hmotností hala a hmotností galaxie.
Nyní provedené simulace ukazují, že supermasivní černé díry – jako ta ve středu Mléčné dráhy – rostly nejintenzivněji v dobách, kdy byl vesmír starý jen několik miliard let. V následujícím období, tj. zhruba během posledních 10 miliard let, rychlost jejich růstu prudce zpomalila.
„Již delší dobu víme, že galaxie dosáhnou vrcholu v rychlosti tvorby nových hvězd, pak hvězdotvorba poklesne a později úplně ustane,“ uvádí P. Behroozi. „Nyní se nám podařilo ukázat, že černé díry dělají totéž: rostou a jejich růst ustane ve stejnou dobu jako hvězdotvorba jejich hostitelské galaxie.“
Ono to zase tak samozřejmé není, respektive je to i trochu divné. Jak vyplývá z původní tisková zprávy, synchronizace má být poměrně těsná. Proč by se ale hmotnost černé díry měla zdvojnásobit ve stejném časovém horizontu jako hmotnost galaxie? Jedná se přece o procesy probíhající na hodně odlišných škálách (stačí porovnat hmotnost nebo objem centrální černé díry a celé galaxie), navíc černé díry lapají i hvězdy, galaxie spíš jen mezigalaktický plyn. Proč to funguje zrovna takhle (potvrdí-li se to, jistěže), tomu prozatím nerozumíme.

Haowen Zhang (张昊文) et al, Trinity I: self-consistently modelling the dark matter halo–galaxy–supermassive black hole connection from z = 0–10, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac2633
Zdroj: University of Arizona / Phys.org

Supravodivost grafenu lze zapínat elektrickým pulzem

Fyzikové z MITu zkoumali grafen v podobě oblíbené dvojvrstvy s pootočením o magický úhel 1,1°. …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close