Магнитные поля в экстремальных первичных гало: ключ к формированию ранних квазаров
Международная группа исследователей представила результаты численного моделирования экстремальных первичных гало — редких областей космической плотности, которые могли стать прародителями самых массивных квазаров в молодой Вселенной. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
Ученые использовали космологические гидродинамические симуляции с высоким разрешением, включив в них магнитные поля с начальной напряженностью от 10-14 до 10-8 гаусс. Такие гало формируются на пересечении мощных потоков вещества, что приводит к возникновению сильно сверхзвуковой турбулентности уже на межгалактических масштабах.
Внутри гало турбулентные числа Маха достигают значений порядка 10–20. Исследователи впервые детально изучили, как ведет себя усиление магнитного поля в этом режиме. Оказалось, что более слабое начальное поле усиливается несколько сильнее за счет сдвиговых течений, однако в целом эволюция во всех симуляциях проходит схожим образом.
Ключевой результат — турбулентная масса Джинса всегда доминирует над тепловой и магнитной. Лишь на масштабах от 0,01 до 10 парсек магнитная масса Джинса может сравниваться с тепловой. Это означает, что динамика определяется крупномасштабными процессами, а не локальным магнитным давлением.
По мнению авторов, в таких условиях, как и в предыдущих исследованиях без магнитных полей, следует ожидать формирования центральных массивных объектов массой в несколько раз превышающей 104 масс Солнца. Ситуация отличается от более типичных гало с атомарным охлаждением, где магнитная масса Джинса играет заметную роль на промежуточных масштабах и потенциально увеличивает массу образующегося объекта.
Результаты важны для понимания того, как в первые миллиарды лет после Большого взрыва могли появиться сверхмассивные черные дыры, питающие ярчайшие квазары. Моделирование показывает, что магнитные поля не препятствуют формированию массивных зародышей, что согласуется с наблюдаемыми свойствами ранних квазаров.
