3D模擬超大質量黑洞 吞噬速度比預期更快
編譯/李寓心
宇宙中的「黑洞」(black holes),為宇宙中最強的能量體,如果物體或光線靠得太近,就會被吸進黑洞。但近期有科學家發現,在星系中心超大質量的黑洞,可能有一種意想不到的宇宙傳送服務,可幫助黑洞僅在數月內,吞噬星際物質,而非過去科學家認為的數百年時間。因此,這些有關黑洞進食速率的新發現,將有助於揭示黑洞進食過程,對星系演化的影響。
根據報導,有一群科學家透過高解析度的3D模型來了解黑洞動力學,以及一些星體在幾個月內的亮度變化。對此,身為該團隊負責人,也是西北大學天文學家Nick Kaaz表示:「星際氣體是如何到達黑洞,並為黑洞提供能量的問題,是吸積盤物理學的根本核心,如果知道這是如何發生的,圓盤能維持多久、多亮等,我們就可用望遠鏡觀察,其光體的樣子。」
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模擬黑洞錯位時空的現象
尤其黑洞超大質量的特性,使它們在旋轉時,會拖曳空間和時間的結構,出現「參考系拖曳」(Frame-dragging)或「蘭斯-蒂林效應」(Lense-Thirring effect)的現象。因此,該團隊藉由超級電腦進行3D模擬之後,表明這種空間扭曲會撕裂黑洞的吸積盤,並導致它們分裂成內部和外部的「子盤」,所以黑洞可從內盤開始進食,接著外盤至圓盤,也是使黑洞整個餵食程序加快的主要原因,或許能作為某些星體在快速閃爍後消失的解釋。
難以解釋的亮度變化
同時,也有科學家發現,黑洞周圍的吸積盤受到超大質量引力的影響,使其盤內的氣體和塵埃繞著與黑洞同個方向旋轉,其核心即為「蘭斯-蒂林效應」,當物體靠近黑洞中心時,這種效應會變得更加強烈,導致吸積盤擺動,使最裡面的區域旋轉得更快。對此,Nick Kaaz說道:「吸積盤內部是大部分亮度的來源,而且可能會在幾個月內,非常快速地完全消失,接著又會再次發亮,並重複整個過程。」然而,目前卻沒有任何傳統理論的方法,可解釋整個亮度變化過程的原因。
資料來源:SPACE
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