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Jun. 02 2024

電腦模擬球狀星團形成初期可能產生中等質量黑洞

  • 透過電腦模擬,呈現出球狀星團正在大型分子雲中誕生的過程。其中藍色點代表單一恆星,背景中的顏色代表塵埃與氣體溫度。顏色愈淺溫度愈高,愈深則溫度愈低。圖片來源:Phys.org

    透過電腦模擬,呈現出球狀星團正在大型分子雲中誕生的過程。其中藍色點代表單一恆星,背景中的顏色代表塵埃與氣體溫度。顏色愈淺溫度愈高,愈深則溫度愈低。圖片來源:Phys.org

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近期由東京大學藤井道子所領導的研究團隊,首度採用先由電腦逐步計算單一恆星演化,與統合所有恆星演算球狀星團演化的綜合方式模擬,再與觀測結果比對後,首度證實中等質量黑洞可能在球狀星團形成初期產生。

在電腦模擬過程顯示,當球狀星團在濃密的大型分子雲中形成時,過程十分混亂。恆星開始成群產生時,因分子雲密度差異所產生的重力影響,讓有些開始恆星相互碰撞和合併,造成在擁擠的空間中混亂地誕生大量恆星。而球狀星團在此環境中逐漸成長,重力也隨之增強。

星團形成過程中,恆星密集的中心區域會頻繁地發生恆星碰撞與合併,稱為「失控碰撞」,並誕生質量超過太陽1000倍以上的巨大恆星。而這類龐大恆星在演化結束時,就有可能產生中等質量黑洞(IMBH)。

先前已有天文學家藉由電腦模擬球狀星團的演化,但由於設定的條件是星團中的恆星多已誕生形成,造成強大的恆星風電離吹散大多數的分子雲與塵埃,所以模擬結果顯示指可能形成小型黑洞,與目前的觀測結果不符。因此團隊改變模擬的初始條件,從球狀星團還未形成的分子雲就開始進行模擬,結果發現在星團形成初期,核心就出現巨大恆星並可能演化成中等質量黑洞。

運用電腦先計算單一恆星的演化,再統合起來計算球狀星團形成的創新模擬方式,顯示在濃密的大型分子雲中,可以孕育出非常大的恆星,並於星團演化初期就可能形成中等質量黑洞。團隊表示接下來的研究目標是希望能透過統合單一恆星的演化計算,來模擬恆星數量更為龐大的星系形成與演化。(編輯/蔡承穎)

 

資料來源:Phys.org

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

JUN. 2024

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