现代宇宙学模拟超大质量黑洞(SMBH)在宇宙中游荡

每个大质量的星系都被认为在其中心有一个超大质量黑洞(SMBH)。它的质量与宿主内部区域的质量相关(也与其他一些属性相关),这可能是因为SMBH随着星系本身的成长而成长和演变,通过与其他星系的合并以及来自星系间介质的物质的流入。当物质进入银河系中心并增加到SMBH上时,就会产生一个活跃的星系

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  每个大质量的星系都被认为在其中心有一个超大质量黑洞(SMBH)。它的质量与宿主内部区域的质量相关(也与其他一些属性相关),这可能是因为 SMBH 随着星系本身的成长而成长和演变,通过与其他星系的合并以及来自星系间介质的物质的流入。

  当物质进入银河系中心并增加到 SMBH 上时,就会产生一个活跃的星系核(AGN);然后 AGN 的外流或其他反馈作用会破坏性地抑制星系中的恒星形成。现代宇宙学模拟现在可以自洽地追踪星系中的恒星形成和 SMBH 的增长,从早期宇宙到现在的过程证实了这些想法。

  合并过程自然会导致一些 SMBH 从扩大的星系中心略微偏移。通往单一的、合并的 SMBH 的路径是复杂的。有时会先形成一个双胞胎 SMBH,然后逐渐合并成一个。在这个过程中可以产生可探测的引力波发射。然而,合并有时会停滞或被破坏–了解其原因是 SMBH 演化的关键难题之一。用 ROMULUS 代码进行的新的宇宙学模拟预测,即使经过几十亿年的演化,一些 SMBHs 也不会加入核心,而是最终在银河系中游荡。

  CfA 的天文学家 Angelo Ricarte 带领一个同事团队,对这种游荡的黑洞进行了描述。该团队利用 ROMULUS 模拟发现,在今天的宇宙中(即大爆炸后约 137 亿年),大约 10% 的黑洞质量可能在游荡者身上。在宇宙的早期,即大爆炸后 20 亿年或更小的时候,这些流浪者似乎更加重要,包含了黑洞中的大部分质量。

  事实上,科学家们发现,在这些早期时代,流浪者也产生了大部分来自 SMBH 群体的发射。在一篇相关的论文中,天文学家们探索了游荡的 SMBH 群的观测特征。

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