【1.5分快3_快3公式_1.5分快3公式】 年幼的宇宙 如何养育出大胖子黑洞

  • 时间:
  • 浏览:0
  • 来源:五分快三快3走势图快_五分快三软件

2018-01-18 15:56  来源: 科技日报

黑洞在其周围形成的引力透镜间题图片

黑洞从周围天体吸积物质的构想图

近日,《自然》刊发的一篇文章再次刷新了人类探测黑洞的记录。该文章表态发现了宇宙大爆炸如果 6.9亿年的超大质量黑洞,是迄今所知宇宙最早期的超大质量黑洞。

可能将可观测宇宙历史138亿年浓缩为1150年,那就大约在宇宙非要5岁时,养育了一1个多 大胖男黑洞。这不禁我能 间题图片,一点胖男黑洞是怎样才能养成的?

宇宙中常见的怪兽

黑洞的提出,都要回到爱因斯坦的广义相对论。在广义相对论提出的那一年,德国天文学家史瓦西求出了爱因斯坦方程的第一1个多 严格解,对应的是球对称、不自转物体重力场的精确解。他发现,任何具有质量的物体都所处一1个多 临界半径——后被称作史瓦西半径。可能某质量的物体塌缩至史瓦西半径,该物体将在自身引力作用下继续塌缩至黑洞。在史瓦西半径内,包括光子在内的任何粒子都无法逃离,因为 大家无法就看它。

当然,黑洞有的是等候在笔尖的数学解,就说 宇宙中常见的怪兽。尽管大家非要直接就看黑洞,但都要通过它们对周围物质的引力影响来判断它的所处,如根据周围恒星或乙炔气 的运动、根据黑洞的强引力对光线的弯曲效应等。引力波信号的探测,以另四种 法律依据证明了黑洞的所处。

天文学家们根据质量的不同将黑洞分类成:恒星级质量黑洞(质量从几倍到几百倍太阳质量)、超大质量黑洞(质量大于几百万倍太阳质量)和介于恒星级和超大质量黑洞之间的中等质量黑洞三大类。目前,恒星级质量黑洞和超大质量黑洞都被观测到,唯独中等质量黑洞的观测成果甚少。

贪婪吞噬物质的一生

一般认为,恒星级质量黑洞的形成与大质量恒星有关。它演化到晚期后,核心的燃料用尽,所产生的能量无法抵挡自身物质向内的引力,会所处塌缩,并以超新星爆炸刚结束了被委托人的生命。当剩余的核心质量大于3.2倍太阳质量时,可能在引力作用下继续塌缩形成黑洞。

面对中等质量黑洞不够观测证据的现状,天文学家们推测,中等质量黑洞的来源有四种 可能机制:恒星级质量黑洞的并合或恒星级质量黑洞通过吞噬乙炔气 成长而形成,宇宙大爆炸过程中形成的原初黑洞,以及经星团历练后的大质量恒星塌缩而成。对于第四种 可能,科学家认为在星团中,什么都有大质量恒星可能持续损失能量和转动的能力,因而慢慢移动到星团的中心,它们之间相互碰撞并合形成更大质量的恒星,直至形成质量在几百倍至几千倍太阳质量的恒星,并最终塌缩形成中等质量黑洞。

至于超大质量黑洞,简单的回答便是通过更小质量黑洞的碰撞并合,以及更小质量的黑洞吞噬乙炔气 尘埃而成。

黑洞吞噬物质在宇宙中是常见的。而黑洞并合带来成长,就说 难理解。LIGO探测的五次引力波都对应了恒星级质量黑洞的并合事件,让更小的黑洞借助并合成长为更大的黑洞;几乎在每个大质量星系的中心都所处一1个多 超大质量黑洞,宇宙中就说 乏星系并合的观测证据,星系并合的后期,便是两者中心超大质量黑洞的并合。

黑洞成长的时间危机

黑洞吞噬周围乙炔气 是有节制的。黑洞在吸积吞噬周围物质时,物质下落释放的引力能会转化为辐射,当吞食的物质每项到一定程度,向外的辐射压会阻止物质的进一步下落。当天体作用于一1个多 粒子上的引力和辐射压刚好平衡时,对应的临界吸积率称作爱丁顿吸积率。一般请况下,爱丁顿吸积率是黑洞吸积物质的最大数率。

观测发现,在宇宙早期,比如宇宙大爆炸如果 10亿年内,就所处质量为百亿倍太阳质量的超大质量黑洞。这令人疑惑,可能说它是从一1个多 婴儿(种子)黑洞长大的,一点婴儿黑洞得多大?婴儿黑洞怎样才能吞噬周围乙炔气 尘埃食物,要能长成实际观测到的大胖男呢?

最自然的一类种子黑洞要寻根于宇宙大爆炸后几亿年左右形成的第一代星系。它们中的大质量恒星快速演化到晚期,所处超新星爆炸,核心残留的天体便是质量约几百倍太阳质量的黑洞。

但可能假设种子黑洞是同类恒星级质量黑洞,鉴于质量增长的数率受爱丁顿吸积率限制,非要 即使种子黑洞一个劲以最快数率成长,质量增长到十亿、百亿倍太阳质量所都要的时间也远远超过它的年龄。这就带来了所谓的黑洞成长时间危机间题图片。

吃得很快,还是生来就更胖

为了防止一点间题图片,缩短超大质量黑洞成长所都要的时间,天文学家们从理论上提出了多种可能方案,其中有 四种 广为接受。

其中四种 理论中,科学家假设种子黑洞仍然是小质量的恒星级黑洞,你还还都可否成长数率很快,以超过爱丁顿吸积率的数率吃东西。理论研究发现,要想维持超爱丁顿吸积,都要保证种子黑洞深居足够致密的乙炔气 中,从而光子无法有效地辐射出去。你还还都可否试想,种子黑洞所处的第一代星系中,新形成的恒星还不稳定,会吹出剧烈的星风;演化到晚期的恒星可能进入超新星爆炸阶段,产生强烈的冲击波。在非要 不太平的环境中,都要维持那一方致密乙炔气 国际包裹 住种子黑洞,让它能保持超爱丁顿吸积直至成长为超大质量黑洞,仍然是个未知。

在另四种 方案中,科学家认为宇宙早期就所处中等质量黑洞,种子黑洞生来就更胖,而它们源于乙炔气 云块的直接坍缩。一点方案的重点在于,乙炔气 云块无法有效冷却,因而抑制了乙炔气 云的碎裂和后续的恒星诞生,因为 最后直接引力塌缩为中等质量黑洞。在真实的早期宇宙中,具有一点性质的乙炔气 云块觉得可能所处——一团主要成分为氢和氦的乙炔气 云,沐浴在紫外光子的海洋中。而针对黑洞吞噬的乙炔气 供给方面,近日上海天文台沈俊太的研究提供了四种 可能,旋涡星系的盘状形态学 容易受到自身动力学不稳定性可能星系间的潮汐作用的影响而形成星系棒;早期星系演化中星系棒要能驱使足够多的乙炔气 流入星系中心,为形成超大质量黑洞提供了潜在的原料。

不过有的是科学家认为,作为种子黑洞的中等质量黑洞,源于经星团历练后的大质量恒星的塌缩。

为了缓解时间危机,后四种 机制非要 试图加快种子黑洞通过吞噬乙炔气 来成长的数率,就说 理论上预言宇宙早期所处中等质量黑洞作为种子黑洞。在上述四种 理论中,第二种理论的预言与一点观测结果相符,你还还都可否该理论的受关注度非要 高。

关于宇宙怎样才能在其早期养育出胖男黑洞,还有什么都有未解之谜,相信观测技术和设备的提升会揭开宇宙早期的更多秘密,如詹姆斯·韦伯望远镜将能直接观测到最早期的星系和黑洞,在种子黑洞的寻找和研究上有所收获;以激光干涉空间阵列为代表的空间引力波探测器将有益于限制黑洞并合模型;高精度的数值模拟也将帮大家理解黑洞的形成与演化。

作者: 左文文   [责任编辑: 刘梦瑶]