超级计算机生成的"宇宙"的模拟显示：超大质量黑洞与它们的主星系同步成长 | {$randkws}热点解读 以评测天体物理学的预测

超级计算机生成的"宇宙"的模拟显示：超大品质黑洞与它们的主星系同步成熟
（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：美国亚利桑那大学的探究人员运用超级计算能力兴办了数以百万计的计算机生成的"宇宙"的模拟，以评测天体物理学的预测，而这些预测是在天文观测中无法做到的。尽管黑洞和拉斯维加斯看起来如此各异，但它们有一个共同点：那里发生的事情会一直留在那里--这让试图知晓黑洞如何、何时以及为何形成和增长的旗舰配置测评天体物理学家们感到相当沮丧。
黑洞被事情视界所包围，这是一个神秘的、不可见的层，没有任何东西可以从中逃脱，不管是物质、光还是信息。这意味着，营收增长消息事情视界吞噬了有关黑洞过去的每一点证据。
亚利桑那大学斯图尔德天文台副教授、日本全国天文台（NAOJ）项目探究员彼得-贝赫罗兹说："由于这些物理事实，人们一直觉得不或许测量黑洞是如何形成的。"
Behroozi和Steward的博士生Haowen Zhang一起领导一个海外团队，使用机器进修和超级计算机来重建黑洞的生长历史，有效地剥开它们的事情视界，揭示出黑洞之外的蛛丝马迹。
对数以百万计的计算机生成的"宇宙"的模拟显示，超大品质黑洞与它们的主星系同步成熟，这一论点已然被怀疑了20年，但科学家们直到如今才能够证实这种关系。权威LPL体验一篇包含该团队察觉的论文已然发表在《皇家天文学会月刊》上。
"假如你回到宇宙中更早更早的时代，你会察觉完全一样的关系是存在的，"该论文的共同作者Behroozi说。"所以，随着星系由小变大，它的黑洞也在由小变大，与我们今日在全部宇宙的星系中目睹的完全一样。"
大多数（假如不是整体）散布在宇宙中的星系被觉得在其中心有一个超大品质的黑洞。这些黑洞的品质超过太阳的10万倍，有些黑洞的品质达到数百万乃至数十亿太阳品质。天体物理学最令人困惑的教育政策推荐难题之一是这些庞然大物是如何高效成熟的，以及它们先是是如何形成的。
以便找到答案，Zhang、Behroozi和他们的同仁兴办了Trinity渠道，该渠道使用一种新的机器进修形式，能够在一台超级计算机上生成数百万个各异的宇宙，每个宇宙都遵守各异的物理理论，说艺人系应该如何形成。探究人员兴办了一个框架，在这个框架中，计算机为超大品质黑洞如何随时间增长提出了新规则。然后他们用这些规则来模拟虚拟宇宙中数十亿黑洞的生长，并"观察"虚拟宇宙，以评测它是否与几十年来对全部真实宇宙中的黑洞的实际观察结局一致。在提出和回绝了数以百万计的规则集之后，计算机最后确定了最能刻画现有观测结局的规则。
"我们正试图知晓星系如何形成的规则，"Behroozi说。"简而言之，我们让Trinity猜测物理规律或许是什么，并让他们在一个模拟的宇宙中开展，看看这个宇宙的结局如何。它看起来到底像不像真实的宇宙？"
依据探究人员的说法，这种方法对宇宙内部的其他东西同样有效，而不只仅是星系。
该项目名称"Trinity"是指其三个首要的探究领域：星系、它们的超大品质黑洞和它们的暗物质光环--巨大的暗物质茧，假如直接测量是看不到的，但其存在针对阐释各地星系的物理特性是必要的。在之前的探究中，探究人员使用他们框架的早期版次，即UniverseMachine来模拟数以百万计的星系及其暗物质晕轮。探究小组察觉，在其暗物质光环中生长的星系遵循光环品质和星系品质之间的一种相当具体的关系。
"在我们的新岗位中，我们在这种关系中加入了黑洞，"Behroozi说，"然后问黑洞如何在这些星系中生长，以重现人们对它们的所有观察。"
"我们对黑洞品质有相当好的观察，"论文的首要作者张说。"但是，这些在很大程度上被限制在本地宇宙。当你看得越远，精确测量黑洞的品质和它们的宿主星系之间的关系变得越来越艰难，乃至最后不或许。由于这种不确定性，观测不能直接告诉我们这种关系在全部宇宙中是否兴办。"
Trinity不只使天体物理学家能够避开这一限制，并且还能避开单个黑洞的事情视界信息障碍，方法是将数百万个观察到的处于各异成熟阶段的黑洞的信息拼接起来。尽管没有一个黑洞的历史可以被重建，但探究人员可以测量所有黑洞的平均生长历史。黑洞放入模拟星系，并输入有关它们如何生长的规则，你可以把形成的宇宙与我们拥有的所有实际黑洞的观测结局开展较为。然后可以重建宇宙中任何黑洞和星系从今日到宇宙着手时的样子。"
模拟结局揭示了另一个令人困惑的现象。超大品质黑洞--就像在银河系中心察觉的那个--在其初生期增长最为旺盛，当时宇宙只有几十亿年的历史，只是在接着的时间里，在过去100亿年左右的时间里急剧放缓。
"我们已然得知一段时间，星系有这种奇怪的行为，它们形成新星的速度达到了一个高峰，然后随着时间的推移逐步缩减，再后来，它们完全停止了形成恒星，"Behroozi说。"如今，我们已然能够证明黑洞也是如此：在与它们的宿主星系一样的时间增长和退出。这证实了数十年来有关星系中黑洞增长的假设。"
这一结局带来了更多的难题，黑洞比它们所处的星系小得多，假如银河系按比例压缩到地球的大小，那么它的超大品质黑洞将是这句话末尾的句号大小。
要使黑洞的品质在与大星系一样的时间范围内增多一倍，需要在巨大的各异尺度上做到物质流动的同步。黑洞如何与星系合谋以做到这种平衡尚待知晓。