傳統(tǒng)的常識(shí)告訴會(huì)告訴你我，物體離我們?cè)竭h(yuǎn)，看起來越小，但當(dāng)我們觀察遙遠(yuǎn)的宇宙時(shí)，這一經(jīng)典物理學(xué)的基本定律被顛倒了?？咸卮髮W(xué)(University Of Kent)天體物理學(xué)家模擬了宇宙中最大物體的演化，以幫助解釋星系和其他宇宙體是如何形成的。

通過觀察遙遠(yuǎn)的宇宙，可以在過去的狀態(tài)下觀察它，當(dāng)時(shí)它還處于形成階段。當(dāng)時(shí)，星系正在成長(zhǎng)，超大質(zhì)量黑洞正在猛烈地噴出大量的氣體和能量。

這種物質(zhì)積累成成對(duì)的“宇宙水庫”，形成了宇宙中最大的物體，也就是所謂的巨型射電星系。這些巨大的射電星系橫跨宇宙的很大一部分。即使以光速移動(dòng)，也需要幾百萬年才能穿過一個(gè)。天體物理和行星科學(xué)中心的邁克爾·D·史密斯教授和學(xué)生賈斯汀·多諾霍參與了這項(xiàng)研究，他們期望發(fā)現(xiàn)，當(dāng)模擬更遠(yuǎn)宇宙中的物體時(shí)，它們看起來會(huì)更小，但實(shí)際上他們發(fā)現(xiàn)了相反的情況。當(dāng)觀察遙遠(yuǎn)的宇宙時(shí)，我們是在觀察過去的物體，即當(dāng)它們還年輕的時(shí)候。

研究希望發(fā)現(xiàn)這些遙遠(yuǎn)的巨星系會(huì)看起來像一對(duì)相對(duì)較小的模糊葉狀體。令我們驚訝的是，發(fā)現(xiàn)這些巨星系雖然離我們很遠(yuǎn)，但仍然顯得巨大。射電星系很早就被認(rèn)為是由雙噴流驅(qū)動(dòng)的，這些噴流會(huì)膨脹它們的葉狀結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生巨大空腔。該團(tuán)隊(duì)使用Forge超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了模擬，生成了三維流體動(dòng)力學(xué)，再現(xiàn)了這些噴射流的效果。然后，將得到的圖像與對(duì)遙遠(yuǎn)星系的觀察進(jìn)行比較，使用一種新的分類指數(shù)，明亮指數(shù)(LB指數(shù))來評(píng)估差異。

該指數(shù)測(cè)量對(duì)象的方向和大小的變化，我們知道，一旦距離足夠遠(yuǎn)，宇宙就像放大鏡一樣，天空中的很多物體開始變大（這就是引力透鏡）。由于距離的關(guān)系，觀察到的物體非常微弱，這意味著只能看到它們中最明亮的部分和熱點(diǎn)。這些熱點(diǎn)發(fā)生在射電星系的外緣，因此它們看起來比以往任何時(shí)候都大，混淆了最初的預(yù)期。完整的研究，用三維模擬探索遙遠(yuǎn)射電星系的形態(tài)分類，已發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。

研究探索了超音速噴流驅(qū)動(dòng)的射電星系高分辨率三維模擬的大型系統(tǒng)研究，對(duì)于這項(xiàng)基準(zhǔn)研究，采用非相對(duì)論流體動(dòng)力學(xué)絕熱流動(dòng)，從噴嘴進(jìn)入恒定壓力匹配環(huán)境。同步輻射發(fā)射率是通過注入材料的熱壓來近似。發(fā)現(xiàn)，模擬射電星系的形態(tài)分類明顯依賴于幾個(gè)因素，隨著距離的增加(即觀測(cè)分辨率的降低)和方向的減小，常常導(dǎo)致從FR?II(變亮)到FR?I(變暗)類型的重新分類。噴流密度也有預(yù)期的影響，較低密度促使形成更寬和橋接的波瓣形態(tài)以及更明亮的射電射流。

博科園｜研究/來自：肯特大學(xué)

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

DOI: 10.1093/mnras/stz2525

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