新的研究在大规模的黑洞诞生中解决了关键的谜团

这张图片显示了一群年轻星系中的暗物质晕的内部30光年。旋转气体盘分为三块块，在其自身的重力下塌陷以形成超态恒星。学分：John Wise，佐治亚州理工学院

当宇宙仍然是婴儿 - 超过10亿岁 - 有些星星变成了怪物黑洞。在天文学中的一个关键的谜团是：为什么早期宇宙中有这么多超级分类黑洞？

通过美国宇航局，国家科学基金会和欧盟委员会的资助提供的新研究表明，当星系形式迅速形成时，巨大的黑洞茁壮成长。为了制作一个银河系，你需要星星，它出生在煤气云中，也是一种叫做暗物质的隐形物质，这充当了将恒星从银河系远离飞行的胶水。如果暗物质的“光环”结构在其生命的早期生长时，恒星的形成是窒息的。相反，在银河系形成之前，可以形成巨大的黑洞。黑洞贪婪地吃掉会产生新的恒星的气体，并变得更大。

此形象显示了文艺复兴时期仿真的30,000个轻微的区域，以群群在加热周围气体的同时产生辐射（白色）和金属（绿色）。在这个加热区域外的暗物质晕形成了三个超大星（Inset），每一个超过1000倍的太阳质量。星星将迅速倒入大规模的黑洞，最终超大的黑洞，数十亿多年。学分：高级可视化实验室，全国超级计算应用中心。

此前，科学家理论大中来自其他星系的强大辐射静音在这些年轻地区的恒星中形成巨大的黑洞。但新的模拟表明，星系的快速增长是生长黑洞的关键。

黑洞是一个非常致密的天文对象，没有任何东西可以逃脱，甚至没有光。当一颗星爆在超新星中时，可以留下一个黑洞。或者，超迹象明星可以快速燃烧其燃料并变成黑洞，不需要爆炸。科学家们说这是在迅速组装的原子星系中形成多少巨大的黑洞。

基于模拟的研究，在2013年1月23日报道中，也发现宇宙中的大规模黑洞比以前的想法更常见。

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从宇宙中第一个大规模的黑洞释放的光是如此强烈，可以在整个宇宙中到达望远镜。令人难以置信的是，来自最遥远的黑洞（或Quasars）的光线已经前往我们超过130亿美元的轻微青年。但是，我们不知道这些怪物黑洞是如何形成的。

该研究提供了一种解决这一宇宙谜语的新且非常有前途的大道。该团队表明，当星系组装极快地组装 - 有时剧烈 - 可能导致形成非常大量的黑洞。在这些稀有星系中，正常的星形成被破坏，黑洞形成接管。

新的研究发现，大规模的黑洞形成浓密的无懈地区，迅速增长，颠倒颠倒的长期信念，即大规模的黑洞形成仅限于由附近星系的强大辐射轰击的地区。结论基于模拟的研究，1月23日在“自然”期刊上，通过国家科学基金会，欧盟和美国宇航局的资金支持，也发现宇宙中大规模的黑洞比以前思想更常见。

确定在宇宙婴儿期间形成的大规模黑洞的关键标准涉及作为所有现今星系的先驱的前银河云的快速增长，这意味着最具超级分类的黑洞在新的在佐治亚理工学院的佐治亚科技物理学学院和论文的相应作者中，约翰智人表示，John Wise表示，John Wise表示。暗物质坍塌成晕，这是所有星系的引力胶水。这些晕的早期快速生长阻止了形成与流入该区域的气态的黑洞的恒星。

“在这项研究中，我们已经发现了一种完全新的机制，它引发了特别是暗物质晕的巨大黑洞的形成，”明智说。“而不是考虑辐射，我们需要看看Halos生长的速度。我们不需要那么多的物理来理解它 - 只是如何分布暗物质以及重力会影响这一点。形成巨大的黑洞需要在具有强烈的物质融合的稀有区域中。“

John Rean表示，当研究团队在模拟中发现这些黑洞形成网站时，他们首先陷入了困难的时候，都柏林城市大学的Astrophysics inderce Centrence的研究员。先前接受的范式是，在暴露于高水平的附近辐射时，巨大的黑洞只能形成。

“以前的理论表明，只有在遗址暴露于高水平的明星形成杀害辐射时，这应该只发生这种情况。”他说。“当我们深入了解时，我们看到这些网站正在进行一段极快的增长。那是关键。快速组装的暴力和动荡性质，在银河系的诞生期间，银河系的基础的剧烈崩溃阻止了正常的星形形成，并导致了黑洞形成的完美条件。这项研究改变了之前的范式，并开辟了一个全新的研究领域。“

早期的理论依赖于附近的银河系中的强烈紫外线辐射，以抑制黑色空洞的光环中的星星，Michael Norman表示，San Diego Supercomputer Center，San Diego Supercomputer Centre和该作家之一。“虽然紫外线辐射仍然是一个因素，但我们的工作表明，至少在我们的模拟中，这不是主导因素，”他解释道。

该研究是基于文艺复兴的模拟套件，在2011年和2014年之间的蓝色水域超级计算机上创建了一个70-terabyte数据集，以帮助科学家了解宇宙在早期宇宙的发展方式。为了了解有关大规模黑洞可能发展的特定区域，研究人员检查了模拟数据，发现了十个特定的暗物质晕，应该赋予群众，但仅包含致密的气体云。使用StampEde2超级计算机，然后他们重新模拟了其中的两个晕 - 每个晕 - 每个大约2,400个轻微的历年 - 以更高的分辨率，以了解大爆炸后27百万年发生的事情的细节。

“只有在宇宙的这些过度密集的区域中，我们看到了这些黑洞的形成，”明智说。“暗物质产生了大部分重力，然后气体落入了这种重力电位，在那里它可以形成恒星或巨大的黑洞。”

文艺复兴时期模拟是最早的最综合模拟的原始气体的最早阶段的阶段，由氢气和氦气和冷暗物质，导致第一颗恒星和星系的形成。它们使用称为自适应网格细化的技术，以放大形成恒星或黑洞的密集团块。此外，他们涵盖了早期宇宙的足够大的区域，以形成数千个物体 - 如果一个人对罕见的物体感兴趣，就像这里一样。“诺曼说：”全都需要“全部需要高分辨率，丰富的物理和倒塌的倒塌样本”。

为两个候选地区完成模拟的改进分辨率允许科学家们看到湍流和燃气流入，因为黑洞前体开始冷凝和旋转。他们的增长率是戏剧性的。

“天文学家观察到8亿年的百万太阳能群体的超现代黑洞，”明智说。“这样做需要在该地区的群众浓缩浓缩。你会期待在周到在早期形成星系的地区。“

研究的另一个方面是，生育黑洞的晕可能比以前认为的黑洞更常见。

“这项工作的令人兴奋的组成部分是发现这些类型的晕，虽然罕见，可能是普遍的，”密歇根州立大学教授Brian O'Shea说。“我们预测，这种情况会发生足够的成因，成为最巨大的黑洞，宇宙早期和本天的星系。”

使用这些模拟的未来工作将看看这些大规模的黑洞形成星系的生命周期，研究了在时间的第一个巨大的黑洞的形成，生长和演化。“我们的下一个目标是探讨这些异国情调的进一步发展。今天这些黑洞在哪里？我们可以在本地宇宙中检测他们的证据吗？“瑞士询问。

对于这些新答案，研究团队 - 和其他人 - 可能会恢复模拟。

“文艺复兴时期模拟足够丰富，可以使用已经计算的数据进行了其他发现，”诺曼说。“由于这个原因，我们在SDSC创建了一个名为称为文艺复兴的模拟实验室的公共档案，其他人可以追求自己的问题。”

出版物：John H. Wise等，“在快速生长的银河汽油云中形成巨大的黑洞，”（自然2019）。