新的模拟显示了星系如何喂养它们的超大质量黑洞 _生活百科

该模拟始于西北大学，首次详细展示了气体如何穿过宇宙一直流向超大质量黑洞的中心。虽然其他模拟模拟了黑洞的增长，但这是第一个强大的单一计算机模拟，足以全面解释影响超大质量黑洞演化的众多力量和因素。

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模拟还提供了对类星体神秘性质的罕见洞察，类星体是令人难以置信的明亮、快速增长的黑洞。作为宇宙中最亮的一些天体，类星体通常甚至比整个星系都要亮。
“当气体落入超大质量黑洞并在此过程中被加热时，我们从遥远的类星体观察到的光被驱动，”该研究的资深作者之一、西北大学的克劳德-安德烈·福彻-吉盖尔说。“我们的模拟表明，星系结构，例如旋臂，使用引力来‘刹车’气体，否则这些气体将永远绕星系中心运行。这种破坏机制使气体能够转而落入黑洞和引力刹车，或者扭矩，足以解释我们观察到的类星体。”
Faucher-Giguèreis 是西北大学温伯格艺术与科学学院物理学和天文学副教授，也是天体物理学跨学科探索与研究中心 (CIERA) 的成员。Daniel Anglés-Alcázar 是康涅狄格大学的助理教授、Faucher-Giguère 小组的前 CIERA 研究员，是该论文的第一作者。
相当于数百万甚至数十亿个太阳的质量，超大质量黑洞可以在一年内吞下太阳质量的 10 倍。但是，虽然一些超大质量黑洞享受持续的食物供应，但其他黑洞却休眠了数百万年，只是在意外涌入的气体中突然苏醒。关于气体如何穿过宇宙以喂养超大质量黑洞的细节仍然是一个长期存在的问题。
为了解开这个谜团，研究小组开发了一种新的模拟，它将许多关键的物理过程——包括宇宙的膨胀和大规模的银河环境、重力气体流体动力学和来自大质量恒星的反馈——整合到一个模型中。.
Anglés-Alcázar 说：“诸如超新星之类的强大事件会向周围介质注入大量能量，这会影响星系的演化方式。” “所以我们需要结合所有这些细节和物理过程来捕捉准确的图片。”
在 FIRE(“现实环境中的反馈”)项目之前工作的基础上，这项新技术极大地提高了模型分辨率，并允许以比以前高 1000 倍以上的分辨率跟踪气体流过星系。
“其他模型可以告诉你很多关于黑洞附近发生的事情的细节，但它们不包含关于星系其他部分正在做什么的信息，甚至更少关于星系周围环境正在做什么的信息，” Anglés-Alcázar 说。“事实证明，同时连接所有这些过程非常重要。”
Faucher-Giguère 说：“超大质量黑洞的存在本身就非常惊人，但对于它们是如何形成的还没有达成共识。” “超大质量黑洞如此难以解释的原因是，形成它们需要将大量物质塞进一个狭小的空间。宇宙是如何做到这一点的?直到现在，理论家们提出的解释依赖于将不同的想法拼凑在一起星系中的物质被塞进了星系最里面的百万分之一大小。”
【新的模拟显示了星系如何喂养它们的超大质量黑洞】通过新的模拟，研究人员最终可以模拟这种情况是如何发生的。例如，新的模拟将帮助研究人员了解我们银河系中心的超大质量黑洞以及梅西耶 87 星系中心的超大质量黑洞的起源，后者被著名的事件视界捕获Telescopein 2019 。接下来，研究人员的目标是研究星系及其中心黑洞的大量统计种群，以更好地了解黑洞如何在各种条件下形成和生长。