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星系物理中的一个神秘关系

已有 4901 次阅读 2009-6-9 15:11 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记

观测发现星系中央的黑洞质量与其核球速度弥散(质量)之间有一个非常好的相关关系,M(bh) ~ σ4.8 ,(σ是核球的速度弥散),黑洞质量约为核球的1/1000。 由于黑洞的空间尺度相对星系来说非常小,很难理解他们之间为什么会有如此好的相关。由于黑洞的吸积发生在很小的尺度,但是释放出的能量与星系中超新星爆发的能量相当,因此可以认为黑洞的能量反馈对星系的形成有很关键的影响,而不是反之。

Silk & Rees (1998)提出一个简单的物理模型,假设黑洞的能量反馈引起星系中的气体外流速度大于星系的速度弥散。他们发现M(bh) ~ σ5,与观测很接近。但是故事还没完全结束。很显然这个模型并没有解决黑洞吸积的具体细节。黑洞的吸积主要由其周围很小尺度内气体的性质决定,如Bondi-Hoyle-Lyttleton吸积。黑洞释放的能量将改变其附件气体的性质,从而影响其吸积率。Springel及其合作者利用流体的数值模型,考虑到Bondi吸积及黑洞的能量反馈改变黑洞附近气体的速度弥散,他们也能得到与观测接近的M ~ σ关系。

但是在我看来,目前还缺乏一个较简单的解析模型,能描述黑洞的气体吸积过程,及其随时间的演化。以及他们怎样与星系的大尺度性质,如总的气体含量,恒星形成率联系起来,如黑洞的能量反馈作用在核球的恒星形成之前还是之后?最关键的是,怎样在目前流行的冷暗物质模型下面建立一个黑洞吸积、反馈与星系形成相互联系的模型。

去理解这样一个神秘的相关关系,也许有些荒谬,就像Binney 说的:在地下室放一个激光笔,能把房子点燃吗?

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