一項模擬顯示了黑洞合并如何在類星體周圍的環境中進行，主圖像代表了黑洞碰撞前的中的中時刻。(圖片來源:Connar Rowan等人)
（神秘的黑洞地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：根據一項新的研究，恒星質量的隱藏黑洞之間的碰撞可能發生在它們更大的同類周圍創造的暴力環境中。
超大質量黑洞存在于大多數星系的超亮中心，其質量可以增長到太陽的類星數百萬甚至數十億倍。其中一些被氣體和塵埃盤包圍，光芒這些氣體和塵埃被加熱到極高的碰撞溫度，導致它們發出明亮的中的中光。雖然這些物質中的黑洞一部分被輸送到盛宴般的中心超大質量黑洞，但其他物質被強大的隱藏磁場引導到黑洞的兩極，在那里以接近光速噴出，超亮也產生強大的類星光輻射。
這些喂養超大質量黑洞被稱為類星體。光芒它們可能如此明亮，碰撞以至于比所在星系中所有恒星的總和還要亮。但新的研究表明，類星體所在的活動星系核(AGN)可能隱藏著其他小型黑洞，質量是太陽的3到10倍，它們通過碰撞和合并而增長。
事實上，類星體及其環境本身實際上可能正在推動較小黑洞之間的合并過程，這可以在地球上通過它們創造的時空結構中的波紋(稱為引力波)來檢測。
這是一個科學家小組的結論，其中包括牛津大學物理學研究生Connar Rowan，他創建了一個復雜的計算機模擬，以模擬恒星質量黑洞和超大質量黑洞周圍氣體盤之間的復雜相互作用。
“這些模擬解決了兩個主要問題:氣體能否催化黑洞雙星的形成，如果可以，它們最終能否靠得更近并合并？”羅文在一份聲明中說。“對于這個解釋觀測到的引力波信號來源的過程，兩個答案都需要是肯定的。”
超大質量黑洞的老大哥們會是個累贅
研究小組檢查了由2500萬個氣體粒子組成的類星體周圍的模擬環境，這些氣體粒子用于模擬遭遇期間的復雜氣流，他們看到恒星質量的黑洞可以被拖入致密的氣體圓盤中。這些黑洞可能會由于相互間的引力影響以及對盤中氣體的引力影響而被迫進入雙星系統。
每次模擬持續了三個月，顯示了盤中的氣體如何減緩恒星質量黑洞的速度，這意味著即使這些物體通常會分開，它們仍然相互吸引。
這使得它們被困在圍繞彼此的軌道上，成為二元黑洞，也被困在圍繞超大質量黑洞“老大哥”的軌道上。較小的黑洞也被發現發展出它們自己的周圍吸積盤，就像捕獲它們的超大質量黑洞的迷你版本。
一張圖顯示了兩個孤立的黑洞如何被一個超大質量黑洞吸引在一起，并在其暴力陰影中合并。(圖片來源:Connar Rowan等人)
超大質量黑洞周圍的氣體對較小黑洞合并過程的影響也通過模擬顯示黑洞合并后氣體立即猛烈噴射的事實得到了例證。
該團隊還發現了黑洞雙星如何隨時間演變的另一個影響——恒星質量黑洞圍繞超大質量黑洞旋轉的方向。
在一半的系統中，黑洞繞著與其旋轉方向相反的超大質量黑洞旋轉——逆行——黑洞會足夠靠近，產生顯著的引力波發射。因為引力波將角動量從雙星中帶走，這導致兩個黑洞更快地螺旋在一起，并非常突然地合并。
“這些結果令人難以置信地興奮，因為它們驗證了超大質量黑洞盤中的黑洞合并可以發生，并可能解釋我們今天觀察到的許多或大多數引力波信號，”研究小組成員、牛津大學天體物理學家Bence Kocsis說。
羅文在皇家天文學會2023年全國天文學會議上介紹了這項研究，該會議于7月3日至7日在威爾士加的夫舉行。