新模拟揭示星系如何喂养超大质量黑洞

据新模拟显示,星系旋臂负责收集气体以喂养中心超大质量黑洞。美国西北大学首次详细展示气体如何穿过宇宙流向超大质量黑洞中心,足以全面解释影响超大质量黑洞演化和因素的强大模拟,且还对类星体的神秘性质提供罕见的洞察。类星体是能量最强大的活跃星系核,是最明亮的天体,甚至比整个星系都要亮。

西北大学研究团队表明从遥远类星体观察到的光线,是由气体落入超大质量黑洞并加热时产生,模拟结果显示星绑定构如旋臂使用引力“刹车”,否则这些气体将永远围绕星系中心运行。研究发布于《Astrophysical》期刊。

相当于数百万甚至数十亿太阳质量的超大质量黑洞,可一年内吞噬约10倍太阳质量。但一些超大质量黑洞享受持续食物供应同时,有些黑洞却休眠数百万年,只在偶然气体意外涌入下突然苏醒。

关于气体如何穿过宇宙以喂养超大质量黑洞的细节,至今仍是个问题,为了解决这个谜团,研究小组开发新模拟,将包含宇宙膨胀、大尺度星系环境、重力气体流体动力学,和大质量恒星反馈等关键过程集成到模型。因像超新星等强大事件向周围介质注入大量能量时,会影响星系演化方式,所以需要结合所有细节和物理过程。新技术让模型分辨率提高1千倍以上,以往模型可告诉我们黑洞附近发生的事,但不含星系其他部分及周围环境消息,事实证明,同时连接所有过程非常重要。

超大质量黑洞的存在本身就令人惊讶,要形成超大质量黑洞需要将大量物质塞进一个狭小的空间,宇宙如何做到这点?到目前为止,天文学家尚未取得共识。通过新模拟,可帮助研究人员了解银河系及室女座M87星系中心超大质量黑洞的起源,接下来目标是大量统计星系及中心黑洞,以更了解黑洞如何在各种条件下形成和发展。

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