您的位置: 松江信息港 > 美食

为什么没有中等质量的黑洞呢

发布时间:2019-03-19 11:29:20

迄今为止,天文学家发现的所有黑洞都可以分为两大类:“恒星质量”黑洞和“超大质量”黑洞。

天文学家对这两个极端感到十分困惑,为什么没有中等质量的黑洞呢?

黑洞是由爱因斯坦广义相对论预言的。黑洞的引力十分强大,任何物质都无法从事件视界中逃脱,连光也不例外。

天文学家是近几十年才确定了黑洞的存在,他们通过研究黑洞吸收的气体和在黑洞周围快速运动的恒星来得到黑洞存在的证据。

但是2015年后,有了第三种研究黑洞的方法:通过研究正在结合的黑洞发出的引力波。

从一个极端……

恒星质量黑洞的质量有几个太阳到几十个太阳那么大。人们认为他们是大质量恒星死亡后形成的。这些恒星用光了产生能量的气体后,留下了大质量的遗留物,这些遗留物就只能形成黑洞。

迄今为止,天文学家已经在银河系中发现了12个可能是恒星质量黑洞的天体,它们大多都从旁边的伴星中吸取物质。

他们也探测到了遥远星系中几个成对的恒星质量黑洞发出的引力波。

据估计,银河系中应该包含大约1亿个恒星质量的黑洞,其中大多数都没有相距很近的伴星,也就无从吸取质量,所以就无法被观测到。

……到另一个极端

天文学家们称另一极端质量的黑洞为超大质量黑洞。这些黑洞的质量是太阳质量的一百万到几十亿倍。

天文学家认为几乎所有的大质量星系都有一个超大质量黑洞在其中心。

举个例子,银河系中心就有一个大约质量为四百万倍太阳质量的黑洞,

为什么没有中等质量的黑洞呢

叫做Sagittarius A* (Sgr A*)。距离Sgr A*较近的恒星在黑洞的巨大引力下在空间中运动,天文学家可以通过观测这些恒星的运动来研究这颗黑洞。

尽管天文学家对超大质量黑洞在周围宇宙的星系中的分布状况已经有了很好的了解,他们仍然不知道超大质量黑洞从何而来。

观测表明一些超大质量黑洞早在宇宙年龄只有几亿年时就存在了,并且在当时就开始活跃地从周围吸取气体。

2011年一个天文学家团队宣称他们已经发现了大爆炸之后七亿七千万年后就有超大质量黑洞存在的证据。上个月,另一个团队揭露了他们所认为的宇宙年龄只有六亿九千万年时就有超大质量黑洞存在的证据。

这就使得认为超大质量黑洞是由恒星质量黑洞生长而来的理论出现了问题,在这一理论中,初的恒星质量黑洞是由早期宇宙的代恒星形成的。

这些黑洞没有足够的时间来达到我们在早期的宇宙中观测到的质量。

黑洞的中间状态

另一个理论认为超大质量黑洞是由所谓的中间质量黑洞形成的。这些假想的黑洞拥有几百倍到几千倍的太阳质量。

假象超大质量黑洞由更大质量的星体演化而来,成长到现在的质量所需的时间也就更短。它们也可以更加有效地吸收质量,因为吸收质量的值是和黑洞大小直接成正比的。

中间质量黑洞可能由早期宇宙中存在的质量很大的恒星坍缩而来。

现在恒星形成的质量上限是几百倍太阳质量。早期宇宙的环境可能更适于大质量恒星的形成,这些恒星可能有几千倍甚至几百万倍的太阳质量。

追寻仍在继续

天文学家近在寻找中间质量黑洞,现在已经有了一些可能是中间质量黑洞的星体。和比他们质量大的表亲一样,他们也可以通过吸收周围的物质或者由周围恒星的快速运动显示自己的存在。

寻找中间质量黑洞的一个主要地点就是球状星簇——几十万到几百万颗恒星紧密聚集的地方。

正如超大质量黑洞,球状星簇历史很长,是宇宙中形成的一些物体之一。

天文学家们近发现了这样一个2200倍太阳质量的中间质量黑洞存在于杜鹃座47中心的证据, 这些天文学家中就包括来自昆士兰大学的研究者。

他们通过研究球状星簇中脉冲星(死亡的恒星的致密遗骸,约为20倍太阳质量)的加速来得到了证据。

如果更多的中间质量黑洞得到发现,它们或许就可以提供恒星质量黑洞和超大质量黑洞之间缺失的线索,进而揭示超大质量黑洞形成的原理。

关于作者:

Holger Baumgardt昆士兰大学副教授,对恒星簇,星系核和星系的动力学演化比较感兴趣,他在2010年作为ARC Future Fellow加入了昆士兰大学

Michael Drinkwater昆士兰大学天体物理学教授,研究方向为宇宙学和小星系形成。他大多数的专业研究都是基于澳大利亚新南威尔士州库纳巴拉布兰附近澳洲天文台的光学望远镜的数据。

(翻译:刘博尧 审校:么宇辉)

原文链接:

猜你会喜欢的
猜你会喜欢的