活跃星系是宇宙中最明亮的物体。这些星系以接近光速的速度发射出巨大的物质射流,所有这些物质都由坠入中心的超大质量黑洞驱动。尽管所有星系似乎都具有超大质量的黑洞,但并非所有星系都处于活动状态,而我们自己的银河系银河系的核心是一个安静的黑洞。那有什么区别呢?为什么有些星系及其黑洞活跃,而另一些却静静地坐着?
显然,获取一个规则的星系并将其转变为活跃的星系并不像轻按电灯开关那样简单。建模表明,激活星系的中心黑洞(以及整个星系)可能是星系构建过程的一部分,该过程是通过碰撞合并较小的星系而发生的。这些碰撞会导致气体在银河系内部晃荡,从而在核心处产生足够高的密度以激活黑洞。现在,另一项研究表明,这些碰撞也可以再次关闭黑洞,这完全取决于几何体的细节。
要了解其工作原理,您必须了解黑洞附近的环境。尽管人们对黑洞事件视界中的现实弯曲引力给予了极大关注,但实际上影响周围宇宙的一切事物都离该位置有一段距离。在那里,黑洞的重力将所有下落的物质组织到一个扁平的圆盘中,该圆盘将物质送入称为吸积盘的黑洞中,黑洞位于中心。除此之外,更分散的,甜甜圈状的气体云会进入该磁盘。
需要这种组织来将物质有效地送入黑洞。下落的物料内部的碰撞会产生辐射,否则会驱散所有物料。而且,这种有效的进给被认为是为产生活跃星系的射流提供动力所必需的。
在某种程度上,所有这些都是自组织的。将足够多的气体推向银河系的中心,它最终将形成甜甜圈(更确切地说是环形)并开始供给黑洞气体。较早的模型表明,星系碰撞能够做到这一点。所有星系的磁盘周围散布着各种密度的气体云。碰撞引起的破坏有可能重新排列这些云,并向银河核发送更近的距离,在那里,黑洞的重力可以捕获物质。
但是,并非在所有情况下都会发生这种情况,日本的一些研究人员(三代洋平,森昌雄和川口俊宏)对许多事例都很感兴趣,在这些事例中,不存在星系的星系中有最近发生碰撞的迹象。 ; t活跃。实际上,其中一些迹象表明黑洞相对较近地已经平静下来,这表明碰撞和关闭可能有关。
我们最近的大型邻居M31仙女座星系(M31 Andromeda)处于非活动状态,它还具有一个被称为南方巨流的特征,它似乎是与之相撞的小星系的残骸。由于我们更了解仙女座星系的细节,这是因为它的接近性,并对碰撞进行了详细建模,研究人员决定研究它可能对中央黑洞产生的影响。
该模型表明,如果矮星系碰到仙女座星系的中心,它就有可能破坏供给黑洞的气体的甜甜圈。是否取决于银河系中的气体和甜甜圈中的气体的相对密度。只要传入星系的密度较高,就应该破坏环面。本质上,杂乱无章的进入气体会将其一些动量转移到绕黑洞运行的气体中,从而将其驱除。结果是混乱的混乱,无法有效地馈送黑洞。
研究人员指出,尽管仅气体的密度就足以堵塞黑洞,但几何形状也很重要。如果进入的星系撞击边缘,则其整个宽度将穿过仙女座中心黑洞的区域,从而提供更大的破坏力。相反,如果银河系核心的气体密度足够高,则进入的银河系将无法破坏它。
所有这一切都相当快地发生,至少在银河系方面如此,仅用大约一百万年的时间就能使活跃的黑洞沉默。
除了仙女座的特定情况外,作者还使用了接近大星系的小星系的平均数和发生碰撞的频率,来计算发生这些碰撞之一的频率。他们估计平均一个亿万年应该在一个典型的星系上发生一次。不过,这只是一个平均值。在与正确的配置发生碰撞之前,一些活跃的星系可能走得更远。
这些模型也可能与离家较近的事件相关。像仙女座一样,银河系的中央黑洞此刻很安静。作者指出,最近有一个名为盖亚(Gaia)的天基望远镜发现了一个小星系与银河系核心之间发生碰撞的证据(这种碰撞产生了不太可能命名的结构,即“盖亚-恩克拉德斯-香肠” 34;)。因此,此事件可能会关闭银河系的中央黑洞。