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天文学模拟计算表明黑洞制约着星系的生长

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尽管天文学家近年来已经认识到星系的大小与其中心潜藏的超大质量黑洞有着直接关系,但并不确信为什么这种关系存在。最新的计算机模拟表明,生长之中的黑洞所释放出强大的能量实际上在调节控制着星系中星体形成的数量。星系愈大,这个过程愈长,所以黑洞也就长得更大。

美国和德国的天文学家在德国马普研究所运用新的星系形成模型進行的模拟计算表明,生长之中的黑洞所释放出的能量从根本上控制着星系的演化及黑洞本身的生长。该模型第一次解释了以前观测到的天文学现象。

“近年来,科学家已经开始认识到当今星系的总质量与星系的黑洞大小直接相对应,但迄今还没有人能说明这种观测到的关系”,作为主要研究人员之一的卡内基•梅隆大学的马特欧(Di Matteo)教授说,“我们的模拟已经给我们提供了一个探究这个问题全新的途径。”

马特欧和她的同事模拟了两个新生星系的碰撞过程,发现当两个星系碰到一起的时候,它们的超大质量黑洞合并并开始消耗周围的气体。但这个活动是受自我限制的。当保留星系的超大质量黑洞吸收气体时,它供应能量给一种称为类星体的发光状态。类星体给周围的气体赋予能量从而导致它们吹离开黑洞附近,進入星系的外缘。由于没有了周围的气体,星系的超大质量黑洞无法“進食”维持自己,从而处于不活跃状态。同时,也缺少了形成更多星体所需要的气体。

“我们发现在类星体状态黑洞释放出的能量导致了一股强大的风,该风阻挡着材料落入黑洞中”,马特欧在马普研究所的合作人员斯普林吉(Volker Springel)说,“这个过程進一步阻止黑洞生长,并关闭类星体,就象星系内恒星形成中止一样。这样的结局是,黑洞及星系内恒星的质量都紧密相连。该结果也第一次解释了为什么相对于星系而言类星体的寿命是那么短。”

天文学家在模拟中还发现,相对于大星系中的黑洞而言,小星系黑洞的自我限制要更有效得多。这些发现和实际观测到的黑洞大小与星系中恒星的总质量的关系是一致的。此结果发表在2月10日的《自然》杂志上。

资料来源
httpss://www.universetoday.com/am/publish/black_holes_manage_growth.html?1022005

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