「黑洞」日本科学家使用超级计算机模拟出了黑洞产生的起源 场面极为震撼
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日本东北大学天文学家进行的计算机模拟揭示了一种有关超大质量黑洞起源的新理论 。 在这个理论中 ， 超大质量黑洞的前兆不仅吞噬星际气体 ， 并且吞噬较小的恒星 ， 从而使其生长 。 这有助于解释当今观察到存在大量超质量黑洞 。
现代宇宙中几乎每个星系都有一个超大质量的黑洞在它的中心 。 它们的质量有时可以达到太阳质量的100亿倍 。 但是 ， 它们的起源仍然是天文学的一大奥秘 。 一种流行的理论是直接坍缩模型 ， 其中星际气体的原始云在自重作用下坍塌 ， 形成超大质量的恒星 ， 然后演变成超大质量的黑洞 。 但是以前的研究表明 ， 直接崩塌仅适用于仅由氢和氦组成的原始气体 。 较重的元素（例如碳和氧）改变了气体动力学 ， 导致坍缩的气体分裂成许多较小的云 ， 这些云形成了自己的小恒星 ， 而不是一些超大质量恒星 。 仅凭原始气体直接崩塌并不能解释当今所见的大量超大规模黑洞 。
日本科学促进会和东北大学博士后研究员Sunmyon Chon及其团队使用日本超级计算机“ATERUI II”的国家天文台进行长期3D高分辨率模拟 ， 以测试超大质量恒星的可能性甚至会在富含重元素的气体中形成 。 由于模拟气体剧烈分裂的计算成本 ， 包含重元素的气体云中的恒星形成很难进行模拟 ， 但是随着计算能力的提高 ， 尤其是2018年投入使用的“ATERUI II”的高计算速度 ， 使得该团队得以开展工作 。 克服这一挑战 。 这些新的模拟使得可以更详细地研究气体云中恒星的形成 。
与先前的预测相反 ， 研究小组发现 ， 仍然可以从富含重元素的气体云中形成超大质量恒星 。 正如预期的那样 ， 气体云猛烈分解 ， 形成了许多较小的恒星 。 但是 ， 有大量气体流向云的中心 。 较小的恒星被这种流动拖曳 ， 并被中央的大质量恒星吞没 。 模拟结果形成了一颗质量比太阳大10000倍的恒星 。 “这是我们第一次展示在富含重元素的云中形成如此大的黑洞前体的过程 。 我们相信 ， 这样形成的巨星将继续生长并演化成一个巨大的黑洞 。 ”Chon说 。
这个新模型表明 ， 不仅原始气体 ， 而且含有重元素的气体也可以形成巨大的恒星 ， 这是黑洞的种子 。 东北大学教授Kazuyuki Omukai说：“我们的新模型比以前的研究能够解释更多黑洞的起源 ， 并且这一结果导致人们对超大质量黑洞的起源有了统一的认识 。 ”
这项研究利用NAOJ超级计算机ATERUI II（Cray XC50）来模拟大质量恒星的形成 。 ATERUI II在NAOJ水泽校区（岩手县奥州市）运营 ， 理论峰值性能为3.087 Pflops 。
【「黑洞」日本科学家使用超级计算机模拟出了黑洞产生的起源 场面极为震撼】
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