새로운 은하 형성 컴퓨터 모델을 사용하여 연구자들은 블랙홀을 성장 시키면 근본적으로 은하의 진화와 블랙홀 성장 자체를 조절하는 폭발적인 에너지를 방출하는 것으로 나타났습니다. 이 모델은 처음 관찰 된 현상을 설명하고, 창조자에 따르면, 은하 형성에 대한 우리의 이해와 우주 역사에 걸친 블랙홀의 역할에 대한 더 깊은 통찰력을 제공 할 것을 약속합니다. Nature 2 월 10 일자에 발표 된 결과는 Carnegie Mellon University 천체 물리학 자 Tiziana Di Matteo와 그녀의 동료들이 독일의 Max Planck Institut fur Astrophysik에서 생성 한 결과입니다. Di Matteo의 협력자들은 Max-Planck Institut for Astrophysics의 Volker Springel과 Harvard University의 Lars Hernquist를 포함합니다.
"최근 몇 년간 과학자들은 오늘날의 은하계에있는 별의 총 질량이 은하계 블랙홀의 크기와 직접적으로 일치한다는 것을 인식하기 시작했지만 지금까지 아무도이 관측 된 관계를 설명 할 수 없었습니다." 카네기 멜론 물리학 조교수 마테오 "시뮬레이션을 사용하여이 문제를 탐색 할 수있는 완전히 새로운 방법이되었습니다."
연구원의 열쇠? 돌파구는 블랙홀 역학에 대한 계산을 은하 형성의 계산 모델에 통합했습니다.
초기 우주에서 은하가 형성됨에 따라 중앙에 작은 블랙홀이있을 가능성이 높습니다. 은하 형성의 표준 시나리오에서, 은하들은 중력에 의해 서로 모여서 자랍니다. 이 과정에서 중앙의 블랙홀은 서로 합쳐져서 빠르게 성장하여 태양보다 10 억 배나 많은 질량을 관측합니다. 따라서 그것들을 초 거대 블랙홀이라고합니다. 또한 합병 당시 별의 대부분은 이용 가능한 가스로 형성됩니다. 오늘날의 은하와 그 중심 블랙홀은 일련의 그러한 사건의 결과물이어야한다.
디 마테오 (Di Matteo)와 그녀의 동료들은 두 개의 초기 은하의 충돌을 시뮬레이션했으며 두 개의 은하가 합쳐 졌을 때 두 개의 초대형 블랙홀이 합쳐져 초기에 주변 가스를 소비했음을 발견했다. 그러나이 활동은 자체 제한적이었습니다. 나머지 은하의 초 거대 블랙홀이 가스를 빨아 들였을 때, 그것은 퀘이사 (Quasar)라고 불리는 발광 상태에 힘을 실어 주었다. 퀘이사는 주변 가스를 초 거대 블랙홀 부근에서 은하 바깥으로 날려 버리는 수준까지 활성화시켰다. 근처에 가스가 없다면, 은하의 초 거대 블랙홀은 스스로를 유지하기 위해“먹을”수 없었고 휴면 상태가되었습니다. 동시에 가스는 더 이상 별을 형성 할 수 없었습니다.
"우리는 퀘이사 단계에서 블랙홀에 의해 방출 된 에너지가 강한 바람에 작용하여 재료가 블랙홀에 떨어지는 것을 방지한다는 것을 발견했습니다." “이 과정은 별의 형성이 은하 안에서 멈추는 것처럼 블랙홀의 성장을 막고 퀘이사를 차단합니다. 결과적으로 은하계의 블랙홀 질량과 별의 질량은 밀접하게 연결되어 있습니다. 우리의 결과는 또한 왜 퀘이사의 수명이 은하의 수명과 비교하여 그렇게 짧은 단계인지 설명합니다.”
그들의 시뮬레이션에서 Di Matteo, Springel 및 Hernquist는 작은 은하의 블랙홀이 큰 은하의 블랙홀보다 성장을 더 효과적으로 제한한다는 것을 발견했습니다. 작은 은하계에는 적은 양의 가스가 포함되어있어 블랙홀에서 소량의 에너지가이 가스를 빠르게 날려 버릴 수 있습니다. 큰 은하에서, 블랙홀은 주변 가스가 떨어지지 않도록 충분히 에너지를 공급하기 전에 더 큰 크기에 도달 할 수있다. 가스가 빨리 소비됨에 따라, 작은 은하들은 별을 적게 만든다. 오래 지속되는 가스 풀을 사용하면 더 큰 은하계가 더 많은 별을 만듭니다. 이 발견은 블랙홀 크기와 은하계의 별의 총 질량 사이의 관측 된 관계와 일치합니다.
하버드의 예술 과학부 교수 인 Hernquist 교수는“우리의 시뮬레이션은 자기 조절이 블랙홀과 은하와 관련된 관측 된 사실을 정량적으로 설명 할 수 있음을 보여줍니다. "이것은 퀘이사 생애의 기원에 대한 설명을 제공하며 우리가 왜 초기 우주에서 퀘이사가 오늘날보다 더 많은지를 이해할 수 있도록해야합니다."
Di Matteo는“이러한 계산을 통해 우리는 블랙홀이 은하가 형성되고 진화하는 방식에 막대한 영향을 미쳐야한다는 것을 알게되었습니다. "지금까지 얻은 성공은 우리가 더 큰 모의 우주 내에서 이러한 모델을 구현할 수있게함으로써 우주의 맥락에서 많은 블랙홀과 은하 집단이 서로에게 어떤 영향을 미치는지 이해할 수있게 해줍니다."
이 팀은 하버드-스미소니언 천체 물리학 센터 및 Garchen의 Rechenzentrum der Max-Planck-Gesellschaft에서 병렬 천체 물리학 센터의 광범위한 컴퓨팅 리소스를 사용하여 시뮬레이션을 실행했습니다.
원본 출처 : Max Planck Institute 뉴스 릴리스
