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黑洞在壓力下才能成長，宿主星系死亡前，還能吃最后一頓大餐！

2020-08-20 08:59 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

耶魯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究表明，一些超大質(zhì)量黑洞實際上在壓力下茁壯成長。眾所周知，當遙遠的星系及其核心內(nèi)超大質(zhì)量黑洞聚集成星系團時，這些星系團會創(chuàng)造一個不穩(wěn)定、高壓的環(huán)境。

落入星系團的單個星系通常在這個過程中變形，開始像宇宙水母一樣。奇怪的是，強烈的壓力壓制了這些星系中新恒星的產(chǎn)生，并最終關(guān)閉了以附近星際氣體為食的正常黑洞。

但在此之前，黑洞最后一次享受了氣體云和偶爾出現(xiàn)的恒星盛宴。研究人員還提出，這種快速進食可能是這些環(huán)境中最終缺乏新星的原因，在黑洞的驅(qū)動下，氣體“外流”可能會阻止恒星的形成。發(fā)起這項研究的天體物理學(xué)家普里亞姆瓦達·納塔拉揚(Priyamvada Natarajan)表示：我們知道，中心超大質(zhì)量黑洞的進食習(xí)慣，與宿主星系中恒星的形成有著錯綜復(fù)雜關(guān)系。

準確地理解它們?nèi)绾卧诓煌母蠓秶h(huán)境中運行一直是一個挑戰(zhàn)，研究揭示了這種復(fù)雜的相互作用，其研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。第一位作者是安吉洛·里卡特(Angelo Ricarte)，他曾是納塔拉揚實驗室的成員，現(xiàn)在哈佛大學(xué)，他在耶魯大學(xué)讀博士時就開始了這項研究，共同作者是耶魯天文學(xué)中心和華盛頓大學(xué)的天體物理學(xué)獎博士后助理Michael Tremmel和Thomas Quinn。

這項新研究增加了納塔拉揚研究小組關(guān)于超大質(zhì)量黑洞如何在各種宇宙環(huán)境中形成、增長并與其宿主星系相互作用的重要研究。研究人員使用RomulusC對星系團內(nèi)的黑洞進行了復(fù)雜的模擬，RomulusC是Tremmel、Quinn和其他人開發(fā)的一種宇宙學(xué)模擬。Ricarte開發(fā)了從RomulusC語言中提取信息的新工具，在分析星團模擬中的黑洞活動時，注意到“一旦宿主星系停止形成恒星，就會發(fā)生一些奇怪的事情。

令人驚訝的是，研究人員經(jīng)常在星系死亡的同時發(fā)現(xiàn)黑洞活動的峰值，那個“高峰”將是黑洞在壓力下的最后一次盛宴。RomulusC的獨特之處在于：它精細分辨率和處理超大質(zhì)量黑洞及其環(huán)境的詳細方式，使研究人員能夠追蹤它們的生長。星系團的致密環(huán)境可以從根本上改變正在墜落的星系物質(zhì)。新的觀測發(fā)現(xiàn)，“水母星系”內(nèi)有大量的活躍星系核(AGN)。

“水母星系”是指尾部有氣體和恒星的星系，它們顯示出明顯的沖壓剝離?；钴S星系核和柱塞壓力剝離之間的關(guān)系還不是很清楚，但研究首次使用迄今為止對星系團最高分辨率模擬之一的RomulusC模擬，在完全宇宙學(xué)的背景下研究了活動星系核活動和沖壓之間的聯(lián)系。對于質(zhì)量較低的星系，恒星形成和黑洞吸積在到達近心之前都受到?jīng)_壓的抑制。

而對于質(zhì)量較大的星系，在近心通過過程中對黑洞的吸積會增強。研究分析還表明，只要星系保留氣體，就更有可能在經(jīng)歷更高沖壓的星系中被發(fā)現(xiàn)。研究得出的結(jié)論是：在星系“熄滅”恒星形成之前，沖壓觸發(fā)了對黑洞的增強吸積，在模型中，由于活動星系核的反饋，黑洞產(chǎn)生了加熱和外流。這些模擬表明，活動星系核的反饋反過來可能有助于恒星形成的猝滅，同時伴隨著沖壓。