星系中心黑洞與周圍氣體的命運共舞,科學家揭重力互動作用之謎

作者 | 發布日期 2021 年 10 月 19 日 8:45 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


宇宙估計有數兆像銀河系這類星系,每個星系中心可能都有一個超大質量黑洞(Supermassive black hole),例如銀河系中心超過 400 萬倍太陽質量的黑洞,這級距還只是超大質量黑洞的幼幼班而已。

隨著星系的重力互動作用,最終這些超大質量黑洞可能會碰撞合併。長達數億年的合併過程,星系中心的氣體會如何影響黑洞合併演化?不同研究裡,氣體加速或延緩黑洞合併論點都有人提出。最近義大利米蘭比科卡大學Elisa Bortolas及團隊發表新數學模型,與之前多數研究不同,Bortolas團隊用一組微分方程式同時考慮恆星和氣體的互動影響,而不像以往個別分析。

Bortolas團隊結論,氣體存在可能會延遲黑洞合併,但不會完全阻止合併。氣體將使合併過程增加數倍時長,不過所有合併都發生在幾億年內。

目前仍在設計階段的雷射干涉太空天線(LISA),將觀測這類超大質量黑洞合併產生的低頻重力波。LISA是臂長達250萬公里的重力波太空干涉儀,可放進約200顆地球,避免地面干涉儀的震動雜訊影響,並以超高靈敏度探測許多較微弱的重力波源。

▲ 雷射干涉太空天線(LISA)探測太空微弱重力波示意圖。(Source:NASA, Public domain, via Wikimedia Commons)

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay

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