研究发现超级黑洞新来源

发布者：红衣大砲 2020-7-3 18:14 来自: 环球解密

日本东北大学(Tohoku University)的研究人员利用计算机模拟，提出了超级黑洞如何诞生的一套新理论，能够解释为什么今天科学家观测到的超级黑洞数量有这么多。


超级大黑洞形成示意图。(NAOJ)


科学家已经发现，几乎每个星系的中央都有一个超级大黑洞，有的质量可以达到百亿个太阳这么大。但是，它们是怎么来的，是现在天文学上一大谜题。

较多人接受的一种理论是，它们是由某种天体直接坍塌而来，科学家把这些天体称为黑洞的“前体”。要坍塌成这么大的黑洞，科学家认为它的前体应该是一颗质量超级大的恒星。

那么大的恒星是怎么形成的呢?

理论认为，星际间的原始气体云在自身引力的作用下坍塌，变成大质量的恒星。

可是以前的研究发现，这种情形应该发生于只含有氢和氦元素的原始气体云，一旦气体云中含有像碳、氧这类重一些的元素，这将改变气体的力学特性，导致坍塌的气体分团，从而生成几个小恒星，而不是一个大质量恒星。因此科学家认为，仅靠原始气体直接坍塌理论模型，无法解释为什么现在观测到的超级黑洞数量会有这么多。

东北大学的博士后研究员孙明俊(Sunmyon Chon，译音)和研究组的成员一起，使用超级计算机ATERUI II建立三维高分辨率的长时间演化模型，检验富含重元素的气体能否演化成超级恒星。

以前，富含重元素的气体云演化恒星的过程很难模拟，因为气体的剧烈分裂需要大量的计算，但是2018年启用的超级计算机ATERUI II解决了这项困难。研究人员终于可以通过模拟，研究气体云演化诞生恒星更细节的过程。

模拟发现，与以前预测不同的是，富含重元素的气体云也可以演化诞生超级质量的恒星。

他们发现，气体云仍然分团，形成多个小一些的恒星。然而，模型中出现一股强烈气流朝着气体云中心流动，小恒星在这股气流的牵拉下，被中心大质量的恒星吞并。最终，这套模拟系统诞生了一颗质量为一万个太阳那么大的恒星。

“这是我们第一次展示，富含重元素气体云能够诞生大质量的大型黑洞前体。我们认为这颗巨大的恒星将持续长大，直到演变成一个巨型黑洞。”孙明俊说。

东北大学教授大木和幸(Kazuyuki Omukai，译音)说：“我们的新模型比起以前的研究，能够解释更多黑洞的来源，也为超级黑洞的来源提出了统一的认识。”

这份研究今年5月发表在《王家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。

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