超级计算机模拟发现黑洞“食量”秘密

新华网北京2月22日电 (记者 潘治) 黑洞有着吞噬一切的恶名,但黑洞贪婪的食量并非永无止境。是什么因素限制了黑洞的食量与体重?德国和美国科学家最近对两个星系相撞并融合的过程进行了计算机模拟,为解答这一问题提供了线索。

如今观察到的多数大星系,中央都盘踞着质量达到几百万乃至几十亿个太阳质量的巨大黑洞。但在对几十个星系进行观测后科学家发现,星系中央黑洞的质量大概是星系中所有恒星总质量的500分之一,不会长得更大。

德国马克斯-普朗克天体物理学研究所和美国卡内基-梅隆大学的科学家用超级计算机模拟了早期宇宙里两个星系相撞的情形。这是人们第一次在模拟中发现星系中央黑洞合并的破坏性效果。在大约1亿年的时间里,黑洞质量不断增长,将更多气体燃料吸引到自己身边,气体在向黑洞靠近时变得更热、更明亮。这样,融合后的星系核就成了一个类星体。

科学家解释说,按照模拟结果,大黑洞在经历称为“类星体”的成长阶段时,周围炽热的气体物质会爆发,产生一股强大的宇宙风,将绝大部分气体尘云从黑洞附近乃至整个星系里刮走,抛入深空。放完这个巨大的宇宙焰火之后,黑洞没有了食料,质量不再增长;星系也没有了制造恒星的原料,恒星不再诞生。星系成熟了,世界清静了。

类星体是一种极其明亮的天体,它于上世纪60年代首次被发现。由于看起来很像恒星,又发出强烈的射电波,因而被称为“类恒星射电源”,中文译作类星体。经历了长时间争论后,许多天文学家现在认为,类星体的本质是剧烈活动的星系核。在那里,炽热气体在跌入巨大黑洞的途中发出强烈的射线,使得远在几十甚至上百亿光年外的我们也能看到。

科学家们在英国《自然》杂志上发表论文指出,模拟显示星系中央黑洞质量与星系中恒星总质量直接相关,这与观测结果相符,意味着黑洞可能是星系形成过程的密切参与者。但这只是一个简单的模拟,真正的过程极其复杂,他们目前还不明白类星体是怎样爆发出能量的。

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