黑洞和暗物質哪個對星系形成影響更大?

時間 2021-05-29 22:44:48

1樓:PushyJ

1)宇宙整體暗物質密度提高,物質與暗能量密度不變。這並不會改變宇宙的曲率,但是隨著時間演化,會導致總密度偏離臨界密度更遠。偏離臨界密度導致不穩定,比如膨脹越來越快,或者開始塌縮。

當前通過宇宙學測量基本確定宇宙曲率是零。在這種情況下如果暗物質增加,引力增加,可能減慢膨脹,可能平衡暗能量的斥力,也可能導致宇宙塌縮,這取決於增加了多少暗物質。當然有很多

2)暗物質與物質總密度不變,如果暗物質增加。宇宙整體的演化不會有變化。對於星系來說,由於正常物質的比例降低,會導致星系中恆星或者黑洞的反饋作用被相對削弱。

這樣我們看到的旋臂星系會相對變多。所以影響力就很容易看出來了

上面兩條是宇宙學尺度上的暗物質增加,就是隨便扯扯,因為那應該是不可能的。重點是下面這個

3)現有的宇宙學模型中,星系的誕生以及演化都是由於暗物質驅動的。也就是說,在宇宙早期,暗物質首先由於分布不均勻產生引力塌縮,形成所謂的暗物質暈(Dark matter halo)。與此同時,第一代恆星也已經開始形成。

但是大部分正常的物質還是在宇宙中到處飄盪,構成所謂的星系間介質(Intergalactic medium,IGM)。由於暗物質暈提供了乙個強的引力勢,這些星系間介質會被吸積到暗物質暈裡面,從而被迫提公升了密度。密度提高帶來了可能的引力不穩定性,導致了星系中恆星的形成。

形成的恆星會導致星風,超新星爆發,或者行星狀星雲等反饋作用,從而改變星系中可見物質的分布。這樣就可以影響整個星系的演化。

但是星系的演化並不是孤立的演化。早期形成的暗物質暈質量都相對較小,和觀測到的星系中的暗物質暈的質量不相符。這說明在演化過程中,暗物質暈之間也存在相互作用,主要是暗物質暈之間碰撞融合形成更大的暗物質暈。

這被稱為暗物質暈的層級模型(Hierarchical model),即通過小的暗物質暈互相吞併形成大的暗物質暈。這樣的合併過程主要可以分為兩類,大的融合(major merger) 和小的融合(minor merger)。大的融合要求兩個星系的質量相當,比如百萬年後的銀河系和M31的融合,小的融合則是說兩個星系的質量相差量級,在十倍以上。

融合的結果是不斷增大暗物質暈的質量,同時為星系帶入新的氣體,用於形成恆星。大的融合會破壞星系原有的結構,比如懸臂,因為劇烈的引力勢變化。同時如果在融合前,兩個星系中的氣體都沒有被耗盡,大的融合會導致劇烈的恆星形成,從而導致starburst。

另一方面,在星系中心可能觸發黑洞的活動,因為融合提供了大量能被黑洞吸積的物質,這會導致黑洞的光度提高,甚至產生噴流。小的融合則不會有這麼劇烈的後果,通常是緩慢的增大吸積IGM的速率,從而讓星系緩慢變大。綜上,星系的演化可以理解為,暗物質暈不斷增加質量,同時星系中正常物質不斷調整自己以適應不斷增加的引力勢。

黑洞的形成是另外乙個問題,一般來說,大質量的暗物質暈中一定會存在黑洞。但是應該不存在整個星系變成黑洞的情況,銀河系這樣10^12 太陽質量的星系中心的黑洞才10^6 太陽質量左右,只佔了總質量很小的一部分。黑洞的形成和暗物質暈融合之間的關係,目前並不清楚。

Major merger 可能導致星系中心產生很多恆星,這些恆星可以成為黑洞成長的養分。但是星系中心大質量黑洞的種子,還是乙個未解決的問題。

2樓:

黑洞的影響更大。暗物質無處不在型在宇宙中,影響屬於直接對應型影響,黑洞屬於超大質量物理控制天體,黑洞的根本因素決定了星系天體的分布,包括暗物質的分布。

3樓:曹藝

星系物質是宇宙裡不到5%裡的一部分,,而其餘90以上都是暗物質和暗能量,,

當5個人和95個人打架時,,你覺得哪一邊會佔據主導呢?

4樓:

現有的lambdaCMD框架下,沒有Dark Matter Halos,重子自身無法形成足夠大的重力阱,大尺度的結構肯定無法形成。

但是小於~100kpc的尺度上,fulid dynamics, galactic merger, feedback就佔影響形成的主導地位。雖然這中間太多物理不清楚。活動星系核和超大質量黑洞肯定有很大的影響。

前些年最大的宇宙學模擬 Illustris Simulation 在z<1生成的星系和觀測非常不一致的一部分原因就是

AGN feedback設定的不好(當然還有模型啦模擬精度啦之類的問題)。然後Illustris團隊花了很多時間重新改AGN(現在也在改),今年的IllustrisTNG比上一代模擬好多了。一定程度上說明超大質量黑洞還是有很重要影響的。

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