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[分享] 黑洞掌管星系的成长
天文学家多年以来已经知道星系的大小和星系中心的超大质量黑洞有直接的关连,但并不确定为什么会存在这个关系,马克斯普朗克研究所的最新电脑模拟显示一个正在成长的黑洞会释放出大量的能量,这会掌控星系内恒星形成的多寡,星系越大,这过程也就越久,因此黑洞也会变得更大。
研究人员透过电脑模拟发现正在成长的黑洞不仅和星系的演化有直接关连,也会影响黑洞本身的成长。这项研究结果首次解释一些观测的现象,让研究人员更进一步了解星系的形成,以及黑洞在整个过程中所扮演的角色。美国卡内基麦隆大学的Tiziana Di Matteo和她在德国马克斯普朗克天文物理研究所的Volker Springel、哈佛大学的Lars Hernquist在2月10日的自然杂志中发表了她们最新的结果。最近几年天文学家开始体会到现今星系的恒星总质量直接和星系的大小以及黑洞有关,却无法解释观测的结果,Di Matteo博士认为透过她们的电脑模拟可以提供一种新的解决之道。
她们将黑洞的动力行为加入星系形成的计算模型当中,星系在早期宇宙中形成,在星系的中心会有较小的黑洞,在一般的星系形成模型中,星系透过与其他星系的合并而逐渐成长变大,在合并的过程中,中心的黑洞也会合并,最后形成数十亿太阳质量的超大质量黑洞。Di Matteo及其研究伙伴模拟两个星系的碰撞, 她们发现星系碰撞之后,之间的黑洞会相互合并,并开始吞食周围的气体,这时星系便进入类星体的阶段。这种行为是会自我设限的,类星体会加热周围气体,并将气体向外吹走,这会使得黑洞四周的气体减少,黑洞就会失去可吞食的气体,同时也没有足够的气体可以产生恒星,类星体也就失去活力。
在模拟的结果中发现,星系越小,黑洞的自我设限会比大星系更有效率,小星系拥有的气体量较少,因此黑洞释放出来的少量能量可以很快地将气体吹走,一旦气体被吹走,黑洞就停止长大,但大星系较慢达到吹走气体的阶段,因此可以形成较大的黑洞,同时会有较多的恒星。这和黑洞大小与星系内恒星的总质量有关连的观测结果相吻合。
出处来源:http://www.tam.gov.tw/news/2005/200502/05021302.htm
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