美天文学家黑洞克服离心力吞噬气体之谜

介绍超大质量黑洞：电脑模型揭示吞噬之谜

据《连线》杂志报道，位于星系核心的超大质量黑洞，一直在进行一场神秘的“气体吞噬大战”。长期以来，科学家们一直对黑洞如何吞噬周围气体的过程充满疑惑。美国的天文学家们借助先进的电脑模型，开始揭开这一过程的神秘面纱。

在这项最新的研究中，两位才华横溢的天文学家详细阐述了恒星如何引导气体流向星系中心，最终靠近黑洞被其吞噬的过程。虽然超大质量黑洞拥有强大的控制力，能吸引周围物质，但天文学家们对于这些天体物理学的“猛兽”如何成功吞噬大量气体一直心存疑惑。

一个核心问题在于，围绕黑洞快速旋转的气体拥有巨大的角动量，产生的离心力会抵抗物质的坠落。通常，黑洞可以轻松吞噬距离星系中心三分之一光年以内的气体。但在更远的距离，比如在距星系中心数十至数百光年的区域，情况变得复杂起来。星系间的碰撞产生的扰动和星系内部的引力相互作用驱使气体向中心黑洞移动。在这个中间区域存在一个临界间隙，似乎任何物质都无法使气体的回转运动和离心力降至足以被黑洞吞噬的程度。

加州大学伯克利分校的天文学家菲利普-霍普金斯和艾略特-奎塔特创建的电脑模型此时发挥了关键作用。模拟结果显示，在距离超大质量黑洞的中间区域，气体和恒星形成两个相互倾斜、偏向一侧的圆盘。这两个圆盘的倾斜导致恒星对气体产生牵引作用，减缓了气体的旋转速度，使其更接近黑洞。

这项研究完全是理论上的探索。霍普金斯和奎塔特指出，观测者已经在多个拥有超大质量黑洞的星系中心发现了偏向一侧的圆盘证据，如仙女星系。这些古老的、偏离中心的圆盘被认为是电脑模型中的恒星圆盘产物。在形成初期，这些圆盘可能帮助驱动气体流向黑洞。国家光学天文台的托德-劳尔表示，这项研究很有趣，因为它揭示了一种更常见的机制来驱动这些恒星圆盘的形成，为超大质量黑洞的活动提供了燃料。

更令人感兴趣的是，这项研究将大型黑洞的能量学和燃料供应机制与小型黑洞统一起来。偏离星系中心的恒星圆盘之所以难以观测，是因为它们隐藏在超大质量黑洞产生的璀璨光芒之后。霍普金斯表示，未来寻找这类恒星圆盘可能成为在未知星系中寻找超大质量黑洞的新方法。此次研究不仅揭示了超大质量黑洞如何吞噬气体的奥秘，也为未来的研究开辟了新的道路。随着科学家们继续深入研究这一领域，相信会有更多令人兴奋的发现等待着我们。