通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)的新觀測(cè)，研究人員發(fā)現(xiàn)，活躍的超大質(zhì)量黑洞周圍的氣體環(huán)并不是簡(jiǎn)單的環(huán)形。

相反從中心排出的氣體與下落的氣體相互作用，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的循環(huán)模式，類似于城市公園的噴泉。大多數(shù)星系的中心都有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽(yáng)的數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億倍。其中一些黑洞非?；钴S地吞噬物質(zhì)。但天文學(xué)家認(rèn)為，物質(zhì)不是直接落入黑洞，而是在活躍的黑洞周圍聚集，形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)。日本國(guó)家天文臺(tái)(NAOJ)的研究員Takuma Izumi領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)

博科園-科學(xué)科普：他們利用ALMA觀測(cè)了位于離地球1400萬(wàn)光年的環(huán)狀星系中的超大質(zhì)量黑洞。研究小組隨后將他們的觀測(cè)結(jié)果與計(jì)算機(jī)模擬的氣體墜入黑洞的過(guò)程進(jìn)行了比較，該模擬是由NAOJ公司的Cray XC30 ATERUI超級(jí)計(jì)算機(jī)完成。這種比較表明，假定的“甜甜圈”實(shí)際上并不是一個(gè)剛性結(jié)構(gòu)，而是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的氣體組分的復(fù)雜集合。首先向黑洞下落的冷分子氣體在旋轉(zhuǎn)平面附近形成一個(gè)圓盤(pán)。當(dāng)它接近黑洞時(shí)，氣體被加熱，直到分子分解成組成原子和離子。這些原子中的一些會(huì)在圓盤(pán)的上方和下方被排出，而不是被黑洞吸收。

這種高溫原子氣體落回到圓盤(pán)上，形成了一個(gè)湍流的三維結(jié)構(gòu)。這三個(gè)部件不斷循環(huán)，就像城市公園里的噴泉。日本鹿島大學(xué)(Kagoshima University)的理論學(xué)者和田圭一(Keiichi Wada)解釋說(shuō)：以前的理論模型設(shè)定了剛性甜甜圈的先驗(yàn)假設(shè)，模擬并非從假設(shè)出發(fā)，而是從物理方程出發(fā)，首次表明氣體環(huán)流自然形成一個(gè)甜甜圈，模擬還可以解釋該系統(tǒng)的各種觀測(cè)特征。通過(guò)研究ALMA冷分子氣體和熱原子氣體的運(yùn)動(dòng)和分布，證明了活躍黑洞周圍所謂‘甜甜圈’結(jié)構(gòu)的起源，基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，我們需要重寫(xiě)天文學(xué)教科書(shū)。

博科園-科學(xué)科普｜參考期刊文獻(xiàn) :《天體物理學(xué)》

研究/來(lái)自：日本國(guó)家天文臺(tái)

DOI: 10.3847/1538-4357/aae20b

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