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解释星系种子宇宙起源的重要一步

在一项新的研究中,来自哈佛 - 史密松天体物理中心的天文学家发现,只有0.1太阳质量的小型类星体核心可以在适当的环境中仅在几年内发展,然后可以生长成超大质量黑色只有数百万年的时间。 / em

在大多数星系的核心处都有超大质量黑洞,其中有数百万或数十亿太阳质量的物质。在这些星系的萌芽阶段,它们被认为扮演着重要角色,充当收集材料的种子。在星系的后期生命中,随着尘埃和气体沉积在通常围绕它们的圆盘上,它们可以为物质(除其他现象之外)出现急剧流出的射流。超大质量黑洞的这些活跃的后期阶段可能导致星系变成像类星体这样的非常明亮的物体,其发光度允许它们在宇宙间距离被看到。事实上,在大爆炸发生后不到十亿年的时间里,最近发现了类星体。

但是所有这些黑洞是从哪里来的 - 尤其是那些出现在早期宇宙中的黑洞!?大质量恒星的爆炸性死亡,一条名义上的路线,可能需要数亿年的时间,而恒星本身会聚集周围的气体,然后发展,之后必须将材料添加到黑洞种子中,以使它成长为超级巨兽。目前还不清楚在早期的宇宙中是否有足够的时间来实现这一点。对这些宇宙种子提出了第二种方法,原始气体直接坍塌成更大的秧苗 - 大约一万个太阳 - 质量 - 比那些存在于恒星灰烬中的大得多。

计算机模拟多年来一直在努力预测直接崩溃中会发生什么,并取得了不同的成功。 CfA天文学家Fernando Becerra,Thomas Greif和Lars Hernquist以及一位同事刚刚发布了早期宇宙过程中最详细的3-D模拟过程,具有惊人的精确空间尺度精度 - 与太阳系一样小 - 以及规模超过10万亿,气体密度高达20个数量级(亿亿分之一)。他们发现,只有0.1太阳质量的小型类星体核心可以在适宜的环境中仅在几年内发展,然后在数百万年内可以成长为超大质量的黑洞。特别是,他们发现,预计会破坏这些幼苗生长的碎片化并不是一个严重的问题。他们的结果是向解释星系种子的宇宙起源迈出的重要一步。

发表:Fernando Becerra等人,“在原子冷晕中形成大量原恒星”,MNRAS(2015年1月21日)446(3):2380-2393; doi:10.1093 / mnras / stu2284

PDF研究副本:在原子冷晕中形成大量原星

资料来源:哈佛 - 史密森天体物理中心

图片:费尔南多贝塞拉,等。