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超大质量黑洞是如何快速增长的

更新时间:2020-09-14 10:10点击:

  早期宇宙中的黑洞构成了一个问题。根据地球和太空望远镜的观测,我们知道,在大爆炸发生十亿年之后,一些黑洞的体积增长了十亿倍。但是,我们当前的黑洞增长模型无法解释这种增长速度。那么这些超大质量黑洞是怎么产生的呢?

超大质量黑洞是如何快速增长的

  这个问题长期困扰着天文学家。我们目前的理解表明,在这个时间范围内,只有所谓的中等质量黑洞能够增长到我们太阳质量的100,000倍。尽管已经提出了一些有关黑洞快速早期生长的理论,但答案仍然难以捉摸。

  爱尔兰都柏林城市大学的天体物理学家约翰·雷根博士说:“这在天体物理学中仍然是一个巨大的问题。”

  黑洞是在巨大恒星的燃料用尽后形成的,有时是由于超新星产生的,有时是由于没有超新星而造成的,这称为直接坍缩场景。一旦一颗恒星没有剩余的燃料可以燃烧,它就无法再支撑其质量并坍塌。如果恒星的质量足够大,它将坍塌成一个具有巨大引力的物体,即使是光,也无法从中逃逸,这是一个黑洞。

  随着黑洞逐渐吸引附近越来越多的尘埃和气体,黑洞的尺寸可能会增大,最终达到超大质量黑洞的巨大比例,例如2019年4月拍摄的第一个黑洞。科学家现在正在研究是否可能由坍塌形成大的“种子”黑洞的超大质量恒星形成超大质量黑洞,从而使它们的生长处于起步阶段。

  雷根博士协调了一个名为SmartStars的项目,该项目使用了爱尔兰最强大的超级计算机之一ICHEC来模拟超巨星如何为超大质量黑洞提供种子。研究小组希望了解这些恒星是否可以解释超大质量黑洞的迅速增长,我们今天已经将其视为几乎每个星系的中心。

  他们发现,在大爆炸之后的2亿年内,此类恒星可能会增长到太阳质量的25万倍,这是一个诱人的结果。但是,即使是超级计算机也有其局限性。研究人员仅能对此类恒星的未来进行一百万年的建模,但建模需要覆盖8亿年,才能确定这些恒星是否真的可能是超大质量黑洞的种子。


超大质量黑洞是如何快速增长的