罕见的类星体三重态形成了宇宙中最大质量的物体之一

Frontera上的超级计算机模拟揭示了超大质量黑洞的起源，超大质量黑洞被认为是整个宇宙中存在的最大质量的物体。

这里显示的是Astrid模拟中以最大质量类星体(BH1)及其宿主星系环境为中心的类星体三重态系统。

红色和黄色的线在BH1的参考系中标记了另外两个类星体(BH2和BH3)的轨迹，因为它们螺旋进入彼此并合并。

Credit: DOI 10.3847/2041-8213/aca160

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by University of Texas at Austin）：超大质量黑洞是宇宙中质量最大的物体。

它们的质量可以达到几百万到几十亿个太阳质量。

德克萨斯高级计算中心(TACC)的Frontera超级计算机上的超级计算机模拟帮助天体物理学家揭示了大约110亿年前形成的超大质量黑洞的起源。

“我们发现超大质量黑洞的一个可能形成渠道是大质量星系的极端合并，这最有可能发生在‘宇宙正午’时期，”哈佛-史密森天体物理中心的博士后研究员岳影·倪说。

倪是2022年12月发表在天体物理学杂志《快报》上的论文的第一作者，该论文发现了三重类星体合并形成超大质量黑洞，三重类星体是由落入嵌套超大质量黑洞的气体和尘埃照亮的三个星系核心系统。

计算机模拟与望远镜数据携手合作，帮助天体物理学家填补恒星和黑洞等奇异物体起源的缺失部分。

迄今为止最大的宇宙学模拟之一被称为Astrid，由Ni共同开发。

这是星系形成模拟领域中最大的粒子或内存负载模拟。

“Astrid的科学目标是研究星系的形成，超大质量黑洞的合并，以及宇宙历史上的再电离，”她解释道。

Astrid对跨越数亿光年的大量宇宙进行建模，但可以放大到非常高的分辨率。

Ni使用德克萨斯高级计算中心(TACC)的Frontera超级计算机开发了Astrid，这是美国最强大的学术超级计算机

“Frontera是我们从一开始就在Astrid中使用的唯一系统。

这是一个纯粹的基于Frontera的模拟，”倪继续说道。

Frontera是Ni Astrid模拟的理想选择，因为它能够支持需要数千个计算节点的大型应用程序，这些节点是处理器和内存的独立物理系统，它们被组合在一起用于一些最复杂的科学计算。

“我们使用了2，048个节点，这是大型队列中允许的最大值，来启动例行模拟。

这只有在像Frontera这样的大型超级计算机上才有可能，”倪说。

她在Astrid模拟中的发现显示了一些完全令人难以置信的东西——黑洞的形成可以达到100亿太阳质量的理论上限。

“这是一项极具计算挑战性的任务。

但你只能通过大容量模拟来捕捉这些罕见和极端的物体，”倪说。

“我们发现的是三个超大质量黑洞，它们在宇宙正午聚集它们的质量，这是110亿年前恒星形成、活动星系核(AGN)和超大质量黑洞达到其活动峰值的时候，”她补充道。

宇宙中大约一半的恒星诞生于宇宙正午。

它的证据来自许多星系调查的多波长数据，如大天文台起源深度调查，来自遥远星系的光谱告诉它的恒星年龄，恒星形成历史，以及内部恒星的化学元素。

“在这个时期，我们发现了三个大质量星系的极端和相对快速的合并，”倪说。

“每个星系的质量都是我们银河系的10倍，每个星系的中心都有一个超大质量黑洞。

我们的发现表明，这些类星体三重态系统有可能是那些罕见的超大质量黑洞的前身，在这些三重态相互引力作用并相互融合之后。

”

此外，在宇宙正午对星系的新观测将有助于揭示超大质量黑洞的合并和超大质量黑洞的形成。

来自詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的高分辨率星系形态细节数据正在滚滚而来。

“我们正在进行Astrid模拟JWST数据的模拟观测，”倪说。

“此外，未来基于太空的美国宇航局激光干涉仪空间天线(LISA)引力波天文台将让我们更好地了解这些大质量黑洞如何合并和/或聚结，以及宇宙历史上的层次结构、形成和星系合并，”她补充道。

“对于天体物理学家来说，这是一个令人兴奋的时刻，很高兴我们可以通过模拟对这些观测进行理论预测。

”

倪的研究小组还计划对AGN星系进行系统的研究。

“对于JWST来说，它们是一个非常重要的科学目标，确定了AGN宿主星系的形态，以及它们与宇宙正午期间银河系的广泛人口相比有何不同，”她补充道。

倪说:“能够使用超级计算机真是太好了，这种技术可以让我们非常详细地模拟宇宙的一部分，并根据观察结果做出预测。

”

可惜至今都没有得到过任何的回应，就像在1950年的时候物理学家费米问道，如果外星人存在，他们都在哪儿!?这看似简单的一句话，就已经包含了地外文明存在的可能性，这就是著名的费米悖论，或许地球是宇宙中唯一的智慧文明也说不定呢。

外星人或是地外文明存在的证据说到地外文明，我们第一反应就是外星人。

从1947年的罗斯威尔事件开始，UFO外星人的消息就从来没有断过，虽然美国官方已经公开辟谣过，但却不能打破人们对外星人存在的信念。

如果哪一天能够证实这些外星人是真实存在的，那可能也就证明的了地外文明是真实存在的。

当然也有人怀疑过外星人是地心人，如果是这样，那就还是地球的文明了。

如果地外文明存在，他们在哪儿虽然外星人是距离我们揭开地外文明面纱最近的地方，但是外星人存在与否也是需要时间和证据来解答的，就目前来说，网传的那些外星人很可能都只是人类的臆想罢了。

我们试想一下，银河系已经有100多亿年的历史了，而我们的太阳只有50亿年，人类从地球生命诞生到发展成为现在的文明，也不过数亿年，因此可以合理的想象，在整个宇宙有很多远早于我们文明的存在。

也就是说他们的技术可能早就达到了星际旅行的水平，可为什么没有地外文明出现呢?是地球太偏僻，还是这些地外文明已经发现了，却只是处于观望的状态呢?如费米所说的，如果外星人真的存在，那么他们在哪里呢?本该熙熙攘攘的银河系，却呈现出反常的大沉默，按常理来说是非常不正常的。

难道地球是宇宙中唯一存在的文明！？细思极恐的大过滤器理论所谓的大过滤器理论，就是可能存在某种未知的因素制约了星际旅行的出现。

虽然宇宙中有很多适宜生命产生的星球，但真正能发展到文明的很少，能发展到星际旅行的文明更是稀少。

就是说在生命或文明演化的道路上存在一道未知的无形的大筛子，只有极少或没有生命能在演化进程中突破这道障碍，发展到星际文明。

地外文明存在的可能性很大，但是能够发展到星际文明的可能很少或者说没有。

地球文明发展的可能性：我们是稀有物种，我们是第一批，或者我们有大麻烦了。

1、我们是稀有物种有一种可能是我们已经跃过了大过滤器阶段，也就是说什么发展到我们这个阶段是非常少见的。

也就是说我们正走在整个宇宙文明的前列，没有人比我们更先进了。

2、我们是第一批对于相信第一类解释的人来说，如果大过滤器不是发生在过去，那么我们的仅存的希望就是宇宙是直到最近才变得适合智能生命发展的。

这样的话，我们和其它物种都还在朝超级智能的方向发展，超级智能只是暂时还没发生罢了。

我们凑巧是第一批可能成为超级智能文明的物种之一。

3、我们有大麻烦了(大过滤器就在我们未来)如果我们既不是稀有，又不是第一批的，那么第一类解释的唯一可能就是大过滤器会出现在我们的未来。

也就是说生命常常能够进化到我们这个阶段，但是有一些因素阻止绝大多数生命继续发展到更高等的文明——人类不太可能是特例。

一个可能的大过滤器是经常出现的自然灾变。

比如新星爆发产生的伽马射线暴，说不定哪天地球生命就突然被灭绝了。

另一种可能是智能文明到达一定的技术水平后不可避免的把自己毁灭了，例如核战争。