黑洞的增长速度令人难以置信,看世界中超大质量黑洞敏捷构成原因

金子发热 / 2018年09月05日 21:13

新闻

黑洞因其超高密度而具有巨大的引力,即便是光也无法从中逃脱。关于黑洞的构成遍及以为是因为大质量恒星在演化晚期发生了剧烈的超新星爆破,爆破将其中心揉捏成一个密布极高的星体——这就是黑洞。

超大质量黑洞大都呈现在星系的中心方位,其质量是太阳的几百万倍至几十亿倍。在世界构成前期,约在世界大爆破后8亿年,如此巨大的黑洞就现已呈现。但是,人们一向无法解说的是,为何这些大块头可以在相对如此之短的时间内就可以敏捷构成呢?

当今黑洞的增加速度遭到吸积盘(accretion disks)的约束。吸积盘由气体和尘土组成,环绕黑洞旋转并不断被吸积到黑洞之中,它以两种办法避免黑洞快速胀大。其一,因为吸积盘中的物质被吸入黑洞,会对其他坠入黑洞的物质构成堵塞。其二,因为堵塞进程中的不断磕碰而使得黑洞温度上升,然后构成带能辐射(generating energetic),将气体和尘埃从黑洞中遣散出去。

此项研讨的带头人、来自以色列魏茨曼科学研讨所(the Weizmann Institute of Science)的天体物理学家亚历山大?塔尔(Tal Alexander)说:“与吸尘器不同,黑洞并不是积极主动地吸入物质。一个恒星或许气体流可以在黑洞周围构成安稳的轨迹,就像是地球环绕太阳工作相同。很难想象有什么办法可以让这些气体流以足够快的速度进入黑洞,然后使得黑洞快速胀大。”

但是,亚历山大和他的搭档Priyamvada Natarajan已找到关于此问题的一个回答——在没有吸积盘约束的情况下前期黑洞或许可以快速胀大成为超大质量黑洞。他们二人的研讨发现已于8月7日在《科学》杂志网站宣布。

他们的研讨办法是模仿前期黑洞的增加进程。他们将一个约太阳十倍巨细的黑洞放入在不计其数的星团之中,并在黑洞周围模仿出冰冷、稠密且非通明的接连气体流。亚历山大说:“咱们所模仿的前期世界和实际的世界比较要小许多,但在密度上却更大。”

正是因为气体流冰冷且稠密,然后掩盖了坠入黑洞物质宣布的很多带能辐射。此外,环绕黑洞的很多恒星所发生的引力使得气体流随机运动,这种乱七八糟的运动办法阻挠了吸积盘本就缓慢的构成进程。这就意味着,来自五湖四海的物质不需要被逼环绕其旋转进而逐步被吸入黑洞,而是直接落入黑洞之中。

研讨人员以为,在研讨模型中所观测到的黑洞“超指数增加”标明,一个只要太阳十倍巨细的黑洞可以在世界大爆破仅10亿年后增加至太阳质量的100亿倍。亚历山大说:“这个研讨结果关于大爆破后超大质量黑洞的快速构成给出了较为合理的解说。”。

未来的研讨方向是探求在当今世界中是否也存在黑洞的超指数增加。见于世界前期的高密度且高质量的气体流,或许存在于相同高密度且不安稳的恒星集群构成进程中,又或许存在于现有超大质量黑洞周围的吸积盘中。

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