黑洞的吞噬速度比之前预期的要快

西北大学领导的一项新研究正在改变天体物理学家理解超大质量黑洞饮食习惯的方式。

虽然之前的研究人员假设黑洞吃东西的速度很慢，但新的模拟表明，黑洞吃东西的速度比传统理解所暗示的要快得多。

该研究将于周三(9月20日)发表在《天体物理学杂志》上。

根据新的高分辨率 3D 模拟，旋转的黑洞会扭曲周围的时空，最终撕裂包围并供给黑洞的剧烈气体漩涡(或吸积盘)。这会导致磁盘撕裂成内部子磁盘和外部子磁盘。黑洞首先吞噬内环。然后，来自外子盘的碎片向内溢出，以重新填充被完全消耗的内环留下的间隙，并且重复该消耗过程。

无限重复的吃-补充-吃过程的一个周期只需要几个月的时间——与研究人员之前提出的数百年相比，这个时间尺度快得惊人。

这一新发现可能有助于解释夜空中一些最亮物体的戏剧性行为，包括类星体，它们突然爆发，然后毫无解释地消失。

“经典吸积盘理论预测吸积盘演化缓慢，” 领导这项研究的西北大学尼克·卡兹说。“但是一些类星体——由黑洞吞噬吸积盘中的气体而产生——似乎在数月到数年的时间尺度上发生了巨大的变化。这种变化实在是太剧烈了。看起来圆盘的内部——大部分光来自那里——被破坏然后又被补充。经典的吸积盘理论无法解释这种剧烈的变化。但我们在模拟中看到的现象可能可以解释这一点。快速变亮和变暗与盘的内部区域被破坏是一致的。”

卡兹是西北大学温伯格艺术与科学学院天文学研究生 ，也是天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA) 的成员 。Kaaz 的顾问是论文合著者 Alexander Tchekhovskoy，他是温伯格物理和天文学副教授，也是 CIERA 成员。

错误的假设

黑洞周围的吸积盘是物理上复杂的物体，这使得它们的建模极其困难。传统理论一直难以解释为什么这些圆盘如此明亮，然后突然变暗——有时甚至完全消失。

之前的研究人员错误地认为吸积盘是相对有序的。在这些模型中，气体和粒子在黑洞周围旋转——与黑洞在同一平面上，并且与黑洞旋转的方向相同。然后，在数百至数十万年的时间尺度内，气体粒子逐渐螺旋进入黑洞并为其提供食物。

“几十年来，人们做出了一个非常大的假设，即吸积盘与黑洞的旋转一致，”卡兹说。“但是供给这些黑洞的气体不一定知道黑洞的旋转方向，那么为什么它们会自动对齐呢?改变对齐方式会极大地改变图片。”

研究人员的模拟是迄今为止最高分辨率的吸积盘模拟之一，表明黑洞周围的区域比之前想象的更加混乱和动荡。

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