研究发现超级黑洞新来源

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【大纪元2020年07月03日讯】(大纪元记者笛睿编译)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。

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。◇

责任编辑:朱涵儒

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