就像我們自己的銀河系一樣，在星系的中心通常存在着被旋轉的氣體包圍的巨大黑洞。其中一些黑洞閃閃發光，有源源不斷的燃料供應，而另一些黑洞則休眠了數百萬年，只是在偶然的氣體湧入下才蘇醒。氣體如何在宇宙中流動，為這些巨大的黑洞提供能量，這在很大程度上仍然是個謎。
圖片來自於 NASA
圖片來自於 Anglés-Alcázar
近日發表在《The Astrophysical Journal》期刊上的論文中，來自康涅狄格大學物理學助理教授 Daniel Anglés-Alcázar 通過全新的高能模擬，解決了圍繞這些巨大和神秘的宇宙特徵的一些問題。
Anglés-Alcázar 表示：“超大質量黑洞在星系演化中起着關鍵作用，我們正試圖了解它們如何在星系中心生長的。這非常重要，不僅是因為黑洞本身是非常有趣的物體，是引力波和各種有趣東西的來源，而且還因為我們需要了解中心黑洞在做什麼，特別是我們想了解星系如何演化的話”。
Anglés-Alcázar 也是 Flatiron 研究所計算天體物理學中心的副研究員，他說回答這些問題的一個挑戰是創建足夠強大的模型來說明在這個過程中發揮作用的眾多力量和因素。以前的工作要麼着眼於非常大的尺度，要麼着眼於非常小的尺度，但要同時研究全部尺度的連接，這一直是一個挑戰。
Anglés-Alcázar 表示，星系的形成始於一個暗物質的光環，它主導了該地區的質量和引力潛能，並開始從其周圍拉入氣體。恆星從密集的氣體中形成，但其中一些氣體必須到達星系的中心，為黑洞提供能量。所有這些氣體是如何到達那裡的呢？Anglés-Alcázar 說，對於一些黑洞來說，這涉及到大量的氣體，相當於十倍於太陽的質量，或者在短短一年內吞下更多的氣體。
他說：“當超大質量黑洞增長非常快時，我們把它們稱為類星體（quasars）。它們的質量可以達到太陽質量的 10 億倍，並且可以超越銀河系中的其他一切。類星體的外觀取決於它們在每單位時間內增加多少氣體。我們如何設法讓這麼多的氣體下降到銀河系的中心，並且足夠接近，使黑洞能夠抓住它並從那裡成長？”
新的模擬為類星體的性質提供了關鍵的見解，表明來自恆星的強大引力可以跨尺度地扭曲和破壞氣體的穩定性，並驅動足夠的氣體湧入，在星系活動的高峰期為一個發光的類星體提供動力。
Anglés-Alcázar 表示：“我們的模擬包含了許多關鍵的物理過程，例如，氣體的流體動力學以及它如何在壓力力、重力和大質量恆星的反饋影響下演變。強大的事件，如超新星，向周圍的介質注入了大量的能量，這影響了星系的演變，所以我們需要納入所有這些細節和物理過程，以捕捉一個準確的畫面”。
New Simulation Reveals How Galaxies Feed Their Supermassive Black Holes.