作者:晋楠 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/10/1 23:20:27
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太空气体极端运动形成巨大黑洞的“种子”

 

模拟黑洞。

图片来源:NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

 

大风或许可以解释黑洞缘何变得如此之大。

黑洞需要很长时间成长,所以人们不会在遥远的地方看到很多与早期宇宙——那时的光线直到现在从才到达地球——相对应的黑洞。较小的黑洞“种子”长成这些巨大的黑洞,需要在大爆炸之后10万年的时间内增加到相当于太阳质量的100亿倍。

但是天文学家们在那里发现了更多的超大质量黑洞,这使得它们不太可能像大多数现代黑洞一样,通过缓慢吞噬尘埃和气体的方式来生长。

美国得克萨斯州立大学的Shingo Hirano和同事利用早期宇宙的模拟,分析了超大质量黑洞的前身是如何诞生的。

Hirano黑洞的种子开始于一团暗物质的光晕之中,在大爆炸的混沌中留下了超音速的气体流。暗物质的引力俘获了一些流气体,形成了稠密的云。

通常情况下,密集的气体云会分裂并形成许多小恒星,但研究人员发现,流态运动带来的湍流阻止了云的碎片化或崩溃。

不过,最终,气体云变得足够大而坍塌,并迅速形成了相当于太阳质量数千倍的恒星。在大爆炸发生后不到8亿年的时间内,恒星变成了相当于太阳质量20亿倍的黑洞。

纽约哥伦比亚大学的Zoltan Haiman说:“这些巨大黑洞‘种子’在很早的时候就形成了,比其他大多数研究中讨论得都早得多。”

这些“种子”形成的时间越早,就越难直接观察到它们,因为人们只能通过非常遥远的距离观察早期的宇宙。对早期宇宙中超大质量黑洞的理论进行彻底测试的唯一方法是使用巨大的望远镜来寻找它们。幸运的是,下一代的太空望远镜也许能够看得到遥远宇宙的足够深度,从而找到“种子”黑洞。

“‘种子’黑洞的形成是超大质量黑洞研究中最重要的问题之一。”新泽西州普林斯顿大学的Jenny Greene说,“利用即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜直接验证这些模型将会非常令人兴奋。”(晋楠)

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2017/10/2 21:43:25 qiyuansui
戚元遂2017、10、2
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