偶看新闻怦然星动结局什么意思?:类星体的焰火
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/27 16:09:44
“现在我就要爆炸了，”他大声喊道，“我要点燃整个世界，我要声威大震，让所有的人在这一年里都不再谈论别的事情。”的确他真的爆炸了。呼！呼！呼！火药爆炸了。这是千真万确的。——王尔德《神奇的火箭》
类星体的焰火
碧声
幼年的宇宙里非常拥挤，年轻的星系们经常会相撞，发生融合。大多数初生星系的中央有着中等大小的黑洞，这些黑洞在星系融合时也会结合成更大的黑洞。如今观察到的多数大星系，中央都盘距着质量达到几百万乃至几十亿个太阳质量的巨大黑洞。
黑洞有着吞噬一切的恶名。周围的气体尘云在其强大的引力作用下，会达到极高的速度和温度，螺旋运动着跌入黑洞，使这个无形巨怪的体重继续增加。但黑洞的贪婪并不是无休止的。天文学家观察了几十个星系后发现，星系中央黑洞的质量大概是星系中所有恒星总质量的1/500，不会长得更大。
是什么因素限制了黑洞的食量与体重？美国和德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，为解释以上现象提供了线索。按照他们的模拟结果，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古怪天体，它于1960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”，英文缩写为quasar，译作类星体。经历了长时间争论后，许多天文学家现在认为，与另两种古怪天体——赛弗特星系（一种有着亮而小的核的星系）及耀变体（一种在可见光波段不明亮，但在射电波段极明亮的天体）一样，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。
美国卡耐基－梅隆的Tiziana Di Matteo，和德国马克斯－普朗克天体物理研究所的Volker Springel等人，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。就在这个类星体阶段里，某种事件发生了，炽热气体突然爆发出巨大的能量，产生强风，阻止物质继续落入黑洞，并将大部分气体抛到星系之外。这一过程阻止黑洞继续生长，使星系停止制造恒星，当然，也结束了类星体自己的生命。模拟显示，在小星系中央，类星体产生的风很快就刮走了几乎所有的气体，结果星系里的恒星很少；大星系则有更多气体和更大黑洞，有时间制造更多恒星。有关成果发表在2月10日的《自然》杂志上。
本期封面图片就是模拟出的星系相撞过程，从上到下分别是两个螺旋星系相撞合并、类星体形成、宇宙风刮走物质等各个阶段。最终星系中只剩下很少的气体，和一个巨大黑洞。图中不同颜色代表气体的不同温度和亮度。类星体在华丽的焰火中消亡，它们的寿命与星系本身相比非常短暂。早期宇宙中有很多类星体，但大多数已经这样消失，所以人们观察到的类星体很少，而且总在极其遥远的地方——也就是离我们极其遥远的年代。年纪大的星系都已经太成熟，早就过了类星体阶段。
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。星系与其中央黑洞的起源，一向是先有鸡还是先有蛋的问题。有人认为先有黑洞，气体在被吸引着靠近黑洞的过程中，挤压得更致密而形成恒星。也有人提出，黑洞与星系同时诞生、共同成长。近年的一些观测结果以及上述模拟过程都支持后一种理论。当然这只是一个简单的模拟，真正的过程极其复杂，而且科学家还不明白类星体是怎样爆发出能量的。不过无论如何，这是一个好的开始。
碧声幼年的宇宙里非常拥挤，年轻的星系们经常会相撞，发生融合。大多数初生星系的中央有着中等大小的黑洞，这些黑洞在星系融合时也会结合成更大的黑洞。如今观察到的多数大星系，中央都盘距着质量达到几百万乃至几十亿个太阳质量的巨大黑洞。
黑洞有着吞噬一切的恶名。周围的气体尘云在其强大的引力作用下，会达到极高的速度和温度，螺旋运动着跌入黑洞，使这个无形巨怪的体重继续增加。但黑洞的贪婪并不是无休止的。天文学家观察了几十个星系后发现，星系中央黑洞的质量大概是星系中所有恒星总质量的1/500，不会长得更大。
是什么因素限制了黑洞的食量与体重？美国和德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，为解释以上现象提供了线索。按照他们的模拟结果，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古怪天体，它于1960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”，英文缩写为quasar，译作类星体。经历了长时间争论后，许多天文学家现在认为，与另两种古怪天体——赛弗特星系（一种有着亮而小的核的星系）及耀变体（一种在可见光波段不明亮，但在射电波段极明亮的天体）一样，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。
美国卡耐基－梅隆的Tiziana Di Matteo，和德国马克斯－普朗克天体物理研究所的Volker Springel等人，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。就在这个类星体阶段里，某种事件发生了，炽热气体突然爆发出巨大的能量，产生强风，阻止物质继续落入黑洞，并将大部分气体抛到星系之外。这一过程阻止黑洞继续生长，使星系停止制造恒星，当然，也结束了类星体自己的生命。模拟显示，在小星系中央，类星体产生的风很快就刮走了几乎所有的气体，结果星系里的恒星很少；大星系则有更多气体和更大黑洞，有时间制造更多恒星。有关成果发表在2月10日的《自然》杂志上。
本期封面图片就是模拟出的星系相撞过程，从上到下分别是两个螺旋星系相撞合并、类星体形成、宇宙风刮走物质等各个阶段。最终星系中只剩下很少的气体，和一个巨大黑洞。图中不同颜色代表气体的不同温度和亮度。类星体在华丽的焰火中消亡，它们的寿命与星系本身相比非常短暂。早期宇宙中有很多类星体，但大多数已经这样消失，所以人们观察到的类星体很少，而且总在极其遥远的地方——也就是离我们极其遥远的年代。年纪大的星系都已经太成熟，早就过了类星体阶段。
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。星系与其中央黑洞的起源，一向是先有鸡还是先有蛋的问题。有人认为先有黑洞，气体在被吸引着靠近黑洞的过程中，挤压得更致密而形成恒星。也有人提出，黑洞与星系同时诞生、共同成长。近年的一些观测结果以及上述模拟过程都支持后一种理论。当然这只是一个简单的模拟，真正的过程极其复杂，而且科学家还不明白类星体是怎样爆发出能量的。不过无论如何，这是一个好的开始。
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