站长之家- 业界 2021-10-11T08:01:58 +08:00

科学家利用全新建模破解大质量黑洞和类星体之谜

就像我们自己的银河系一样,在星系的中心通常存在着被旋转的气体包围的巨大黑洞。其中一些黑洞闪闪发光,有源源不断的燃料供应,而另一些黑洞则休眠了数百万年,只是在偶然的气体涌入下才苏醒。气体如何在宇宙中流动,为这些巨大的黑洞提供能量,这在很大程度上仍然是个谜。

图片来自于 Anglés-Alcázar

近日发表在《The Astrophysical Journal》期刊上的论文中,来自康涅狄格大学物理学助理教授 Daniel Anglés-Alcázar 通过全新的高能模拟,解决了围绕这些巨大和神秘的宇宙特征的一些问题。

Anglés-Alcázar 表示:“超大质量黑洞在星系演化中起着关键作用,我们正试图了解它们如何在星系中心生长的。这非常重要,不仅是因为黑洞本身是非常有趣的物体,是引力波和各种有趣东西的来源,而且还因为我们需要了解中心黑洞在做什么,特别是我们想了解星系如何演化的话”。

Anglés-Alcázar 也是 Flatiron 研究所计算天体物理学中心的副研究员,他说回答这些问题的一个挑战是创建足够强大的模型来说明在这个过程中发挥作用的众多力量和因素。以前的工作要么着眼于非常大的尺度,要么着眼于非常小的尺度,但要同时研究全部尺度的连接,这一直是一个挑战。

Anglés-Alcázar 表示,星系的形成始于一个暗物质的光环,它主导了该地区的质量和引力潜能,并开始从其周围拉入气体。恒星从密集的气体中形成,但其中一些气体必须到达星系的中心,为黑洞提供能量。所有这些气体是如何到达那里的呢?Anglés-Alcázar 说,对于一些黑洞来说,这涉及到大量的气体,相当于十倍于太阳的质量,或者在短短一年内吞下更多的气体。

他说:“当超大质量黑洞增长非常快时,我们把它们称为类星体(quasars)。它们的质量可以达到太阳质量的 10 亿倍,并且可以超越银河系中的其他一切。类星体的外观取决于它们在每单位时间内增加多少气体。我们如何设法让这么多的气体下降到银河系的中心,并且足够接近,使黑洞能够抓住它并从那里成长?”

新的模拟为类星体的性质提供了关键的见解,表明来自恒星的强大引力可以跨尺度地扭曲和破坏气体的稳定性,并驱动足够的气体涌入,在星系活动的高峰期为一个发光的类星体提供动力。

Anglés-Alcázar 表示:“我们的模拟包含了许多关键的物理过程,例如,气体的流体动力学以及它如何在压力力、重力和大质量恒星的反馈影响下演变。强大的事件,如超新星,向周围的介质注入了大量的能量,这影响了星系的演变,所以我们需要纳入所有这些细节和物理过程,以捕捉一个准确的画面”。

New Simulation Reveals How Galaxies Feed Their Supermassive Black Holes.

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