研究發現星系碰撞可以導致超大質量黑洞能量流失而餓死


以前認為,星系之間的碰撞必然會增加其中心巨大黑洞的活動。但是,研究人員對一系列碰撞場景進行了最準確的模擬,發現某些碰撞會降低其中心黑洞的活動。原因是某些正面碰撞實際上可能清除了星系核的物質,否則會助長其中的黑洞。

星系的碰撞,通常被認為是宇宙性的災難,恆星發生撞擊和爆炸,並在史詩般的規模上遭到破壞。但實際上,它更接近地球上雲層的組合,通常較大的雲吸收較小的雲,因此星示中的任何恆星不太可能相互碰撞。

星系以不同的方式碰撞。有時,一個小星系會與一個大星系的外部碰撞,或者通過或合併,無論那一種情況,沿途都會交換很多恆星。但是星系也會正面碰撞,在此期間,兩個星系中較小的星系會通過壓倒較大星系中的潮汐力而撕裂。在這種情況下,星系核內可能會發生一些有趣的事情。

東京大學三木洋平助教說:「在大多數星系的中心,都有一個巨大黑洞。只要天文學家探索了星系碰撞,就一直認為碰撞將始終以原子核內物質的形式為巨大黑洞提供燃料。這種燃料將為巨大黑洞提供能量,從而大大增加了巨大黑洞的活動,可以看到紫外線和X射線光。但是,我們現在有充分的理由相信,這一系列事件並非不可避免,事實上,有時剛剛相反。」

星系碰撞只會增加巨大黑洞的活動,這似乎是合乎邏輯的,但是三木洋平和他的團隊好奇地檢驗了這個概念。他們構建了非常詳細的星系碰撞場景模型,並在超級電腦上運行。研究小組很高興地看到,在某些情況下,一個進入的小星系實際上可以剝離大星系的巨大黑洞周圍的物質。這將減少而不是增加它的活動。

三木洋平說:「我們計算了圍繞巨大黑洞呈環狀或環形的氣態物質的動態演化。如果進入的星系將圓環加速到由巨大黑洞的性質確定的某個數值之上,那麼該物質將被彈出並使巨大黒洞餓死。這些事件可能持續一百萬年,儘管我們仍不確定巨大黑洞活性的抑制可能持續多長時間。」

這項研究可以幫助我們了解我們自己的銀河系的演變。天文學家相信我們的銀河系曾經與許多較小的星系相撞。

【圖、文:節譯日本自東京大學2021年1月26日新聞公佈】研究全文刊登在2021年1月26日出版的《自然-天文學》期刊

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