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黑洞的诞生:令人着迷的模拟揭示了这些巨大天体的诞生过程

科学家们可能终于向了解大质量黑洞是如何在早期宇宙中首次出现的方向迈进了一步。

虽然来自这些遥远黑洞的光线足够强烈,可以到达130多亿光年以外的望远镜,但它们是如何形成的仍然是个谜。

通过使用蓝水超级计算机上的70兆兆复兴模拟套件的数据,研究人员发现巨大的黑洞可以在没有恒星的快速增长区域形成。


黑洞的诞生:令人着迷的模拟揭示了这些巨大天体的诞生过程


乔治亚理工学院(Georgia Tech)相对论天体物理学中心(Center for相对论Astrophysics)副教授怀斯(John Wise)说,在这项研究中,我们发现了一种全新的机制,它引发了大质量黑洞的形成,特别是暗物质晕的形成。

他说,我们不应该只考虑辐射,我们需要看看光环的生长速度有多快。

“我们不需要那么多的物理学知识就能理解暗物质是如何分布的,以及引力会如何影响它。”

“要形成一个巨大的黑洞,需要在一个物质高度收敛的罕见区域。”

根据这项新的研究,星系的快速聚集可以导致黑洞的形成,尽管长期以来人们认为这些区域限制了它们的生长能力。

现在,研究人员表示,黑洞可能是由维系星系的暗物质“晕”形成的。

在此之前,人们认为黑洞只能在辐射丰富的地区形成。

都柏林城市大学(Dublin City University)天体物理与相对论中心(Centre for Astrophysics and Relativity)研究员约翰·里甘(John Regan)说:“以前的理论认为,只有当这些地点暴露在高水平的恒星形成致死辐射中时,这种情况才会发生。”

“随着研究的深入,我们发现这些网站正在经历一段极其快速的增长时期。”这是关键。

“快速聚集的猛烈和动荡的本质,以及星系诞生时星系基础的猛烈碰撞,阻止了正常恒星的形成,反而为黑洞的形成创造了完美的条件。”

“这项研究改变了以往的范式,开辟了一个全新的研究领域。”

该团队使用的数据来自Renaissance模拟套件,该套件创建于2011年至2014年间。

这揭示了10个暗物质晕本应形成恒星,但没有。

相反,它们只含有稠密的气体云。


黑洞的诞生:令人着迷的模拟揭示了这些巨大天体的诞生过程


研究小组使用stamped2超级计算机以更高的分辨率再次模拟这些光环,揭示了发生在大爆炸2.7亿年之后的前所未有的活动细节。

怀斯说:“我们只是在宇宙中这些密度过高的区域看到了这些黑洞的形成。”

“暗物质创造了大部分的引力,然后气体落入引力势,在那里它可以形成恒星或一个巨大的黑洞。”

模拟显示,黑洞以惊人的速度增长,在凝聚过程中吸入气体和物质团块。


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