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巨型黑洞宇宙學演化研究進展

來源:AJL       更新時間:2009-9-17 0:02:03
 

中科院高能物理研究所粒子天體物理重點實驗室王建民、胡晨等與英國、意大利、美國和德國等4國天文學家合作,于2009年6月1日在《天體物理學雜志通訊》(The Astrophysical Journal Letters)上正式發表了關于巨型黑洞吸積增長模式及其自轉宇宙學演化的研究結果。他們首次建立了描述巨型黑洞和星系共同演化的η-方程,并在此基礎之上,分析了斯隆(Sloan)數字巡天的類星體資料以及空間和地面大型望遠鏡對星系巡天的結果。他們的研究發現,巨型黑洞的輻射效率和自轉比角動量隨宇宙年齡急劇下降,這表明巨型黑洞的質量增長以隨機吸積模式為主,同時暗示了小星系并合對黑洞宇宙學演化的重要意義。這是第一次從觀測資料得到這個結論。這是該小組系列工作中的關鍵一步結果。  

圖(a) 圖(b)   圖(a)巨型黑洞輻射效率和自轉比角動量的宇宙學演化歷史。圖(b)顯示了黑洞與星系共同演化歷史。詳見論文Wang, J.-M., Hu, C. et al, 2009, Astrophysical Journal Letters, 697, L41-44, 請鏈接 http://www.iop.org/EJ/article/1538-4357/697/2/L141/apjl_697_2_141.pdf?request-id=af127773-d175-41be-a96e-59a4d1eb825b   類星體的典型輻射功率高達—1046爾格/秒,持續輻射約100萬至1億年之久,是宇宙中最亮且持續最長的天體。其中心的黑洞質量高達數億倍太陽質量,主輻射區只有幾十倍地球繞太陽軌道半徑大小,強大的輻射來自氣體落入巨型黑洞而釋放的引力能,輻射覆蓋從射電到γ射線能區。目前發現的類星體最高紅移為6.7,形成于宇宙大爆炸后僅10億年內,是早期宇宙結構的最重要探針。其中巨型黑洞形成和演化是天體物理研究中的重大前沿課題,如何點亮黑洞以及恒星形成與黑洞活動的相互作用一直是類星體和星系演化的關鍵問題。他們建立的η-方程實現了對巨型黑洞與星系共同演化的定量描述,揭示了隨機吸積觸發黑洞活動并主導了黑洞質量增長,為進一步揭示共同演化的更多細節奠定了基礎。目前該小組正在此方程的基礎上進一步分析海量數據,并結合數值模擬開展研究。相信巨型黑洞的宇宙學演化之神秘面紗正在被層層揭開。(來源:中科院高能物理研究所)  

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