作者:黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2017/12/25 10:29:35
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上海天文台科学家提出形成超大质量黑洞的新机制

 

本报讯 中科院上海天文台研究员沈俊太课题组与美国罗格斯大学的Jerry Sellwood教授合作,提出了在宇宙早期不通过并合而形成超大质量黑洞的新机制。相关研究成果日前发表于天文学国际核心期刊《天体物理杂志》。专家表示,该机制既可以为星系并合中形成更大的超大质量黑洞提供原料种子黑洞,也可以在没有经历过并合的纯盘星系中形成较小的超大质量黑洞。

目前的研究显示,几乎所有星系中心都存在一个超大质量黑洞,但是这些黑洞的形成与质量增长机制依旧缺乏完善的理论模型。

沈俊太研究团队利用高精度数值模拟研究了在旋涡星系早期演化中由星系棒驱动气体内流而形成超大质量黑洞的过程。研究发现在一个纯盘星系形成的棒旋星系中,大量气体在很短的时间(约1亿年)内通过星系棒的非对称势场作用流入了距离星系中心约几十秒差距(1秒差距指3.26光年)的范围内,形成了一个高密度的气体聚集区。这些低角动量的气体除了形成核星团外,还有部分气体可能会直接塌缩成约一百万太阳质量的超大质量黑洞,并继续吸积周围气体变得更重,成为一个类星体。

“然而并不是所有的棒旋星系都可以驱使气体内流至极其中心的地方。” 沈俊太表示,如果星系中有很多质量聚集在中心,气体就不会落入中心,而是在距离中心约几百个秒差距的地方形成一个环状结构,一般称之为核环。该团队发现,核环不会在最早期的棒旋星系中形成,必须要等有足够多的气体堆积在星系中心时才会满足动力学共振条件而形成。但是一旦这样的环状结构形成,就意味着流入星系中心的大部分气体只能堆积在核环上,而不能进入到黑洞附近,所以黑洞只能被迫“节食”,成为一个低光度的赛弗特活动星系,或者干脆停止活动进入休眠期。

“总的来说,我们的超大质量黑洞形成新机制有两个特点:一个是黑洞可以在几亿年内迅速形成,另一个是在星系棒的动力学约束下这种黑洞的质量增长是自我限制的。这也使得我们的理论和现有的黑洞并合模型互补,提供了另一个形成超大质量黑洞的可能起源。”沈俊太告诉《中国科学报》记者。(黄辛)

《中国科学报》 (2017-12-25 第6版 院所)
 
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