天文學模擬計算表明黑洞制約著星系的生長

兩個中心有黑洞的螺旋星系碰撞過程隨時間演化的計算機模擬照片。顏色代表溫度，亮度代表氣體密度。當兩星系及黑洞碰撞時，一類星體點燃，它刮出強風驅散開大多數的氣體。保留星系含有很少氣體，但超大質量黑洞增大。與觀測到的現象一樣，黑洞的質量和與星系大小相關。

儘管天文學家近年來已經認識到星系的大小與其中心潛藏的超大質量黑洞有著直接關係，但並不確信為什麼這種關係存在。最新的計算機模擬表明，生長之中的黑洞所釋放出強大的能量實際上在調節控制著星系中星體形成的數量。星系愈大，這個過程愈長，所以黑洞也就長得更大。

美國和德國的天文學家在德國馬普研究所運用新的星系形成模型進行的模擬計算表明，生長之中的黑洞所釋放出的能量從根本上控制著星系的演化及黑洞本身的生長。該模型第一次解釋了以前觀測到的天文學現象。

「近年來，科學家已經開始認識到當今星系的總質量與星系的黑洞大小直接相對應，但迄今還沒有人能說明這種觀測到的關係」，作為主要研究人員之一的卡內基?梅隆大學的馬特歐（Di Matteo）教授說，「我們的模擬已經給我們提供了一個探究這個問題全新的途徑。」

馬特歐和她的同事模擬了兩個新生星系的碰撞過程，發現當兩個星系碰到一起的時候，它們的超大質量黑洞合并並開始消耗周圍的氣體。但這個活動是受自我限制的。當保留星系的超大質量黑洞吸收氣體時，它供應能量給一種稱為類星體的發光狀態。類星體給周圍的氣體賦予能量從而導致它們吹離開黑洞附近，進入星系的外緣。由於沒有了周圍的氣體，星系的超大質量黑洞無法「進食」維持自己，從而處於不活躍狀態。同時，也缺少了形成更多星體所需要的氣體。

「我們發現在類星體狀態黑洞釋放出的能量導致了一股強大的風，該風阻擋著材料落入黑洞中」，馬特歐在馬普研究所的合作人員斯普林吉（Volker Springel）說，「這個過程進一步阻止黑洞生長，並關閉類星體，就象星系內恆星形成中止一樣。這樣的結局是，黑洞及星系內恆星的質量都緊密相連。該結果也第一次解釋了為什麼相對於星系而言類星體的壽命是那麼短。」

天文學家在模擬中還發現，相對於大星系中的黑洞而言，小星系黑洞的自我限制要更有效得多。這些發現和實際觀測到的黑洞大小與星系中恆星的總質量的關係是一致的。