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天文学家已解决超级黑洞的最大谜团

2016-05-26   标签:黑洞    来源:sciencealert.com
超级黑洞为什么会这么大?超级黑洞是怎么形成的?
Astronomers might have just solved one of the biggest mysteries about how black holes form

提到宇宙中最大的物品,超大质量黑洞敢认第二没别的敢认第一。它的质量相当于170亿太阳的质量,但它的尺寸却只有我们的太阳系这么大。真是令人难以置信。

天文学家已解决黑洞形成的最大谜团

与超大质量黑洞有关的最大一个谜题是,它们为什么会这么大?

多年来,天文学家们一直在对两种方案争论不休:要么超大质量黑洞一开始就非常大,要么超大质量黑洞一开始很小但它们后来开始以难以预测的速度扩张,该速度将打破我们目前对物理定律的理解。现在,感谢NASA哈勃望远镜提供的新线索,我们也许找到了最终的答案。

天文学家们找到了质量为太阳质量十万倍的黑洞候选者,这些巨大的物体将开启黑洞变成超大质量黑洞的过程。

意大利比萨高等师范学校的Andrea Ferrara是研究团队的一份子,她表示:“人们一直在争论黑洞采取的是哪个形成方案。我们的工作表明我们可以结束这样的争论,即黑洞其实一开始就很大并以正常的速度扩张,而不是一开始很小但以极快的速度扩张。”

让人们对黑洞开始很大后来变得更大这一假设难以达成一致的原因,在于物理学家们很难找到可以形成超大质量黑洞的种子候选者,避开黑洞刚开始很小后来变大这一理论中出现的不可能的增长速度问题。

比较合理的说法是质量相当于100个太阳的小型黑洞相互融合形成超大质量黑洞候选者,这些黑洞候选者从它们的周围吸收气体之后将变得越来越大。一旦它们到达特定规模,它们的内部将发生塌陷,开始形成更大的黑洞。

但没有人能够解释在我们宇宙的第一个超大质量黑洞形成的过程中,这些小型黑洞如何融合并及时(在大爆炸后不到十亿年的时间里)快速增长至数十亿个太阳的质量。

于是,科学家们开始提出其它的可能性,如果超大质量黑洞直接由气体云(这样形成的黑洞一开始就很大并且会变得更大)形成会怎样呢?

为了测试这一假设,Ferrara及其同事利用哈勃、钱德拉和斯皮策太空望远镜搜寻黑洞候选者。

他们找到了两个黑洞种子,这两个物体的质量是太阳质量的10万倍,直接由大量气体挤压形成。

计算机模型显示如果一个超大质量黑洞真的由这些气体云形成,那么它将快速跳过早期的生长过程,这也能解释这些宇宙巨兽如何能够在大爆炸过后仅仅十亿年的时间内达到如此不可思议的质量。

意大利国家天体物理研究所的Andrea Grazian说:“黑洞种子很难寻找,确定它们的检测也是一件非常困难的事。不过,我们认为我们的研究已经发现了到目前为止最佳的两个候选者。”

在没有更多黑洞候选者进行研究和寻找线索的情况下,确认这些气体云是超大质量黑洞的前身为时过早。该团队计划在X射线和红外线波长中进行后续观察,确定这两个黑洞候选者是否具备更多人们期望中的黑洞种子特性。比萨高等师范学校的Fabio Pacucci表示:“如果我们的发现能够被证实,那么它将可以解释这些怪兽黑洞的诞生。”

该研究将被发表在《皇家天文学会月报》上,点这里免费阅读。


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