在這個模擬中，觀察一個超大質量黑洞捕獲一個“蓬松”的圓盤 _黑洞

氣體圍繞黑洞旋轉的模擬。顏色表示氣體的密度，較亮的顏色表示較高的密度。（圖片來源：加州理工學院/菲爾·霍普金斯集團）
據美國太空網（Sharmila Kuthunur）：超大質量黑洞是比太陽重數百萬到數十億倍的龐然大物，潛伏在我們宇宙中大多數星系的中心，包括我們自己的銀河系——它們最為人所知的是圍繞它們旋轉的明亮的氣體盤。這些圓盤是命運多舛的恒星的殘?。?它們曾經被黑洞撕裂并困住，而黑洞實際上是以這些圓盤為食的。然而，科學家們仍然不確定黑洞究竟是如何盛宴的。
例如，幾十年來，天體物理學家一直困惑于為什么被黑洞席卷的物質不會立即落入深淵。相反，它們聚集在一起形成并維持一個熱的、快速旋轉的圓盤，然后向黑洞盤旋。在這個過程中，圓盤在將引力能轉化為熱量的同時，發出明亮的輻射。圓盤是黑洞的主要光源，只要附近有物質可以吸收，圓盤就會盤旋。
一項新的計算機模擬表明，吸積盤的長期存在可能是由于每個吸積盤幾乎完全受其各自黑洞的磁場控制。這些場有可能將氣體引導成圓盤狀。科學家們表示，這項模擬首次追蹤了原始氣體從早期宇宙到最終進入超大質量黑洞吸積盤的過程，可以幫助他們微調對吸積盤各個方面的預測，包括質量、厚度和物質下落速度。
加州理工學院的理論天體物理學家菲爾·霍普金斯在一份聲明中說：“我們的理論告訴我們，圓盤應該像褶皺一樣平坦。” 。“但我們知道這是不對的，因為天文觀測顯示，這些圓盤實際上是蓬松的，更像天使蛋糕。我們的模擬幫助我們理解了磁場支撐著圓盤材料，使其更蓬松。”
霍普金斯和他的團隊對一個虛擬的超大質量黑洞進行了他們所說的“超級放大” 。為了虛擬地復制黑洞的動力學，研究人員輸入了星系尺度上各種宇宙現象的物理信息。其中包括控制引力、暗物質和暗能量的方程——后者是構成宇宙大部分內容的難以捉摸的物質——以及恒星和星系。研究人員表示，創建這樣的模擬不僅是一個計算挑戰，而且需要一個能夠簡單處理所有復雜物理的代碼。
根據加州理工大學的聲明，加州理工學院的兩項大型合作的高潮，即專注于宇宙中大型結構的FIRE和研究小型結構的STARFORGE，使該團隊能夠創建一個分辨率比其前身高一千倍的模擬。霍普金斯說：“我們以一種非常模塊化的方式構建了它，這樣你就可以打開和關閉給定問題所需的任何物理部分，但它們都是交叉兼容的。” 。
利用這個代碼，研究人員模擬了一個比太陽重1000萬倍的黑洞，它始于早期宇宙。然后，模擬飛行穿過一個復雜的星系團，然后放大到一個由吸積盤環繞的活躍的超大質量黑洞或類星體中，吸積盤向黑洞輸送氣體的速度與我們宇宙中已知的最亮的類星體相當。
可以看到磁場從圓盤中帶走動量，使物質自由向內螺旋，直到到達事件視界或黑洞的“表面”，在那里它無法逃脫。
霍普金斯在聲明中說：“在我們的模擬中，我們看到這個吸積盤在黑洞周圍形成。” 。“如果我們剛剛看到那個吸積盤，我們會非常興奮，但非常令人驚訝的是，模擬的吸積盤看起來不像我們幾十年來一直認為的那樣。”
三月份發表在《天體物理學開放雜志》上的一篇論文描述了這一發現。