由首先进的模拟表明的中间质料黑洞酿成经由 提要 以东京大学有计划生院理学系有计划科副素养藤井通子为首的有计划小组通过数值模拟表明，在球状星团※1的酿成经由中，从星星的归并经过超大质料星※2不错酿成中间质料黑洞※3。 本有计划通过新开发的盘算推算方法，用数值模拟再现了寰宇上初次球形星团的酿成经由，每一颗星星。 截至表明，在正在酿成的球状星团中，星星一个接一个地归并在一皆，不错酿成质料是太阳数千倍的超大质料星星。 此外，根据恒星进化表面进行的盘算推算，阐述了这颗超大质料星自后会进化成质料是太阳数千倍的中间质料黑洞。 这是从表面上激烈支柱了从迄今为止的不雅测中常年受到争论的球状星团中的中间质料黑洞的存在的截至。 在本有计划中欧美BT，通过使用国立天文台的天文体专用超等盘算推算机“Ateriⅱ”，兑现了再现一颗颗星星的球状星团的酿成模拟。 ( 2024年5月31日新闻发布会)

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图1 :模拟再现的正在酿成的球状星团。 左下角一个个蓝白色的点代表星团的星星，周围的“烟雾”代表星际气体。 激情浮现温度，暗的部分浮现温度低的星际气体(分子云)，亮的部分浮现温度高的星际气体。 可视化:武田隆显( viewa文娱株式会社)。 (信用:藤井通子、武田隆显) 下载: [PNG (11 MB ) ] 抽象 迄今为止，通过多样种种的不雅测，明确了黑洞的存在，但大多是太阳质料的100倍以下的恒星质料黑洞，大概是质料为太阳10万倍以上的位于星河中心的雄壮黑洞。 在它们中间，是否存在质料为太阳数百至数万倍的“中间质料黑洞”仍是成为多年的争论。 其中，质料数千倍于太阳的中间质料黑洞莫得激烈的不雅测把柄，在寰宇的那处如何酿成仍是个谜。 被以为是存在质料数千倍于太阳的中间质料黑洞的方位的候选天体中有“球状星团”。 球状星团是数百万颗星星呈球状散播的天体，此前有叙述称，其中心存在质料为太阳数千倍的中间质料黑洞。

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图2 :半东谈主马座欧米茄星团，这是不雅测指示存在中间质料黑洞的球状星团之一。 (信用: ESO ) 下载: [JPG (699 KB ) ] 球状星团中中间质料黑洞的酿成假说是天体之间的碰撞合体。 在迄今为止使用数值模拟的有计划中，(1)星团内黑洞之间的归并反复发生，但在逾越500太阳质料之前欧美BT，由于归并时的非各向同性引力波开释而飞出星团外，大概(2)星星之间归并，但 与这些模拟是对仍是酿成的星团进行的不同，色吧性爱本有计划对星星母体分子云※5内星星不断产生成为星团的经由，包括星星之间的碰撞合体在内进行了模拟。 截至表明，在正在酿成的星团中星星一个接一个地归并，最终酿成质料为太阳1万倍操纵的超大质料星星(图3左)。 根据星球进化的表面进行盘算推算，预测这么的超大质料星球最终将酿成质料是太阳3-4千倍的中间质料黑洞(图3右)。 这次模拟取得的星团和其中酿成的黑洞质料的关系，与根据不雅测算计的球状星团的质料和黑洞的质料的关系一致。 该截至在表面上激烈浮现了球状星团中存在中间质料黑洞。

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图3 :星团中最重的星体质料随时候的变化。 左图:模拟中反复发生的星体归并导致星团内最重星体质料的加多。 右图:基于恒星演化表面的超大质料星质料随时候的变化。 这颗超大质料星最终进化成了中间质料黑洞。 (信用:藤井通子) 下载: [JPG (152 KB ) ]

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图4 :球状星团质料与黑洞质料的关系。 星号浮现模拟酿成的球状星团的质料与其中酿成的黑洞的质料的关系。 激情分袂浮现酿成星星所依据的星际气体的重元素量(氢、氦之外的元素的量)的相反。 虚线浮现中间质料黑洞的质料为星团质料的3%。 竖线浮现不雅测显现存在中间质料黑洞的球状星团的质料与黑洞的质料的关系(线的长度浮现舛讹的范围，箭头浮现上限值)。 不错看出，模拟酿成的球状星团和黑洞质料中，质料最大的(被黄色圆圈包围的红色星号)与星河系球状星团的质料和通过不雅测算计的黑洞质料相通。 被浅红色和蓝色涂抹的区域是根据星星进化的表面盘算推算和模拟截至预测的、各重元素量情况下球状星团质料和黑洞质料的关系。 这就解释了星河系球状星团质料与算计的黑洞质料的关系。 (信用:藤井通子) 下载: [JPG (361 KB ) ] 本有计划证实，质料数千倍于太阳的中间质料黑洞将在假定方法假定的数值模拟中酿成。 由于中间质料黑洞是恒星质料黑洞和雄壮黑洞的皆集链，给出了中间质料黑洞的一个酿成经由，对和会雄壮黑洞的酿成经由具有进犯意旨。 另外，通过使用本有计划小组于2020年开发的新模拟代码和国立天文台的天文体专用超等盘算推算机“Atii”，辞寰宇上初次兑现了再现本有计划的每一颗星星的球状星团酿成模拟。 关系信息 “新的高精度模拟显现的星团酿成的现场”( 2022/6/8 ) 论文信息 标题: " simulations predict intermediate-mass black hole formation in globular clusters " 作家: Michiko S. Fujii，Long Wang，Ataru Tanikawa，Yutaka Hirai，Takayuki R. Saitoh 刊登杂志: Science DOI: 10.1126/science.adi4211 对于本有计划中使用的超等盘算推算机 本有计划小组进行的模拟使用了国立天文台的超等盘算推算机“Atiliⅱ”。 表面运算性能为3.087 PETA flop (1PETA为10的15次方，flop是浮现盘算推算机每秒可处罚的运算次数的单元)，是寰宇上天文体数值盘算推算专用机中最快的。 招引在岩手县奥州市的国立天文台水泽校区，与祥瑞期间活跃确当地英雄阿特鲁伊不异定名。 包含着“但愿你英勇大胆地挑战寰宇之谜”的愿望。 (信用:国立天文台)

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有计划资助 本有计划触及科研经费“基础( b )用明白一颗颗星星的模拟探索大质料星团酿成经由(课题编号: 22H01259 )”、“基础( b )用星河模拟探索星团发源黑洞连星的寰宇史(课题编号: 19H01933 )” 《后生有计划寰宇论模拟与Gaia贴近的星河系酿成(课题编号: 20K14532 )》、《尽头有计划员奖励费星河酿成模拟与用昴千里镜PFS探索的星河化学能源学进化史(课题编号: 22KJ0157 )》、《基础( a )》 亮缺金属星全北天域探伤探明初代星元素合成与启动星河系酿成(课题号: 21H04499 )；“探明基盘( c )球状星团元素构成很是发源(课题号: 21K03614 )”；“基盘( c )星河中心考古学:星河系棒状结构何时酿成 (课题编号: 21K03633 )、“用基础( c )三维流体模拟解开的超高速率白矮星和Ia型超新星的发源(课题编号: 19K03907 )”、科研费“以基础( c )大质料星连星为萍踪的初代星和引力波发源天体的探伤(课题编号) “基础( c )从寂然环境到高密度星团环境的全恒星系统中的双星黑洞酿成经由的进展(课题编号: 24K07040 )”、“富岳”截至创造加快形态“通过模拟和AI的和会进展的寰宇结构和进化(课题编号: JPMXP1020230406 ) 用语证明 (※1 )球状星团:数百万颗以上的星星呈球状散播，并被互相的重力管制的天体。 (※2 )超大质料星:质料为太阳数百倍至1万倍的星星。 对于其存在还莫得不雅测把柄。 (※3 )中间质料黑洞:质料为太阳100倍到1万倍的黑洞。 (※4 )星风:从星星吹出的气流。 质料越大的星星，具有星风越强、质料弃世率越高的倾向。 (※5 )分子云:为数至数十k (开尔文)操纵的低温，主要由氢分子构成的星际气体。 对于图像影像的愚弄 使用图像的时候，请务必在图像的近邻表明信用。 使用本网站上登载的图像及视频时，请按照《当然科学有计划机构国立天文台网站使用规程》。 关系不竭

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