新模擬揭示星系如何餵養超大質量黑洞

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 03 日 8:30 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


據新模擬顯示,星系旋臂負責收集氣體以餵養中心超大質量黑洞。美國西北大學首次詳細展示氣體如何穿過宇宙流向超大質量黑洞中心,足以全面解釋影響超大質量黑洞演化和因素的強大模擬,且還對類星體的神祕性質提供罕見的洞察。類星體是能量最強大的活躍星系核,是最明亮的天體,甚至比整個星系都要亮。

西北大學研究團隊表明從遙遠類星體觀察到的光線,是由氣體落入超大質量黑洞並加熱時產生,模擬結果顯示星系結構如旋臂使用引力「剎車」,否則這些氣體將永遠圍繞星系中心運行。研究發表於《Astrophysical》期刊。

相當於數百萬甚至數十億太陽質量的超大質量黑洞,可一年內吞噬約10倍太陽質量。但一些超大質量黑洞享受持續食物供應同時,有些黑洞卻休眠數百萬年,只在偶然氣體意外湧入下突然甦醒。

關於氣體如何穿過宇宙以餵養超大質量黑洞的細節,至今仍是個問題,為了解決這個謎團,研究小組開發新模擬,將包含宇宙膨脹、大尺度星系環境、重力氣體流體動力學,和大質量恆星回饋等關鍵過程整合到模型。因像超新星等強大事件向周圍介質注入大量能量時,會影響星系演化方式,所以需要結合所有細節和物理過程。新技術讓模型解析度提高1千倍以上,以往模型可告訴我們黑洞附近發生的事,但不含星系其他部分及周圍環境訊息,事實證明,同時連接所有過程非常重要。

超大質量黑洞的存在本身就令人驚訝,要形成超大質量黑洞需要將大量物質塞進一個狹小的空間,宇宙如何做到這點?到目前為止,天文學家尚未取得共識。透過新模擬,可幫助研究人員了解銀河系及室女座M87星系中心超大質量黑洞的起源,接下來目標是大量統計星系及中心黑洞,以更了解黑洞如何在各種條件下形成和發展。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:Deutsch: Ute Kraus, Physikdidaktik Ute Kraus, Universität Hildesheim, Tempolimit Lichtgeschwindigkeit, (Milchstraßenpanorama im Hintergrund: Axel Mellinger)English: Ute Kraus, Physics education group Kraus, Universität Hildesheim, Space Time Travel, (background image of the milky way: Axel Mellinger), CC BY-SA 2.0 DE, via Wikimedia Commons)

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