時空的扭曲可能解釋了宇宙中一些最亮的物體

一個黑洞不穩(wěn)定的喂食模式的3D模型揭示了類星體使用調(diào)光開關(guān)的奇怪行為的潛在解釋。

星系匆忙做任何事情是非常不尋常的，但是“變貌”類星體是一個例外。

他們可以切換他們的輻射射流在僅僅年甚至幾個月。這種消失的行為在首次被觀察到時震驚了天體物理學(xué)家2014和繼續(xù)神秘化科學(xué)家。

坐在嬰兒星系的中心類星體（或“準(zhǔn)恒星無線電源”）通常比我們的太陽燃燒亮度高27萬億倍。 類星體由貪婪的超大質(zhì)量組成黑洞和它的膳食：吸積盤中圍繞它旋轉(zhuǎn)的氣體和灰塵。

過去的模型假設(shè)圍繞黑洞運行的物質(zhì)將在相對相對的情況下穿過事件視界。有序的舉止，就像水順著下水道流下來。這被認為是一個緩慢的過程，持續(xù)了10,000年或更長時間.

“幾十年來，人們做出了一個非常大的假設(shè)，即吸積盤與黑洞的旋轉(zhuǎn)對齊，”說主要作者Nick Kaaz，美國西北大學(xué)的天體物理學(xué)家。

“但是為這些提供燃料的氣體黑洞不一定知道黑洞的旋轉(zhuǎn)方向，那么為什么它們會自動對齊呢？改變對齊方式會徹底改變畫面。

當(dāng)該團隊創(chuàng)建了一個旋轉(zhuǎn)黑洞的3D計算機模型時，該黑洞與其吸積盤不對齊，奇怪的事情開始發(fā)生。

吸積盤不再像披薩底在廚師的手指上旋轉(zhuǎn)，而是開始翹曲和撕裂。

它分成一個內(nèi)子圓盤和一個外圓盤，每個圓盤以不同的傾斜度旋轉(zhuǎn)，很像陀螺儀。

這種圓盤分裂是由旋轉(zhuǎn)的黑洞扭曲它周圍的時空引起的——一個廣義相對論過程，稱為幀拖動.

“當(dāng)[黑洞]旋轉(zhuǎn)時，它們像一個巨大的旋轉(zhuǎn)木馬一樣拖動周圍的空間，并迫使它旋轉(zhuǎn)，”說卡茲。

框架拖動對軌道靠近黑洞的物質(zhì)具有更強的拉力，而對軌道更遠的物質(zhì)的拉力較弱。

這種差異意味著內(nèi)盤的旋轉(zhuǎn)速度比外盤快。

起初，摩擦和壓力使圓盤保持在一起。但是，最終，黑洞對時空的扭曲導(dǎo)致內(nèi)盤斷裂成一個單獨的圓盤，該圓盤更小，因此更容易移動。

“撕裂區(qū)是黑洞獲勝的地方，”說卡茲。

這兩個圓盤彼此成奇怪的角度并發(fā)生碰撞，引起沖擊。外盤中的“流光”雨落下到內(nèi)部子盤上，迫使物質(zhì)更快地進入黑洞。

這個額外的質(zhì)量將內(nèi)盤推向黑洞被吞噬，然后黑洞的引力從外部區(qū)域吸入氣體以補充內(nèi)部區(qū)域。這些過程可以揭示為什么類星體會突然關(guān)閉和打開。

“經(jīng)典的吸積盤理論無法解釋這種劇烈的變化，”說卡茲。

“但我們在模擬中看到的現(xiàn)象可能可以解釋這一點。快速變亮和調(diào)暗與被破壞的圓盤內(nèi)部區(qū)域一致。

本文發(fā)表于天體物理學(xué)雜志.

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