作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2024/2/9 14:00:42
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颠覆传统理论,黑洞成恒星诞生与星系形成助推器

 

黑洞和星系哪个先出现?传统观点认为,黑洞是在第一批恒星和星系出现后形成的。然而,美国约翰斯·霍普金斯大学通过对詹姆斯·韦布太空望远镜数据进行分析发现,黑洞不仅存在于宇宙之初,而且还是新恒星诞生和星系形成的“助推器”。这些新见解颠覆了关于黑洞如何塑造宇宙的理论。相关论文发表在最新的《天体物理学杂志快报》上。

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早期宇宙中超大质量黑洞产生的磁场(艺术图),显示了等离子体湍流流出,有助于将附近的气体云变成恒星。新发现表明,这个过程可能是宇宙最初5000万年恒星形成加速的原因。
图片来源:罗伯托·莫拉尔·坎达诺萨/约翰斯·霍普金斯大学

经典理论认为,黑洞是在超大质量恒星坍塌后形成的,而星系是在第一批恒星照亮黑暗的早期宇宙后形成。但此次的新分析表明,在最初的1亿年里,黑洞和星系共存并影响了彼此的命运。黑洞可能在宇宙诞生后的头5000万年里戏剧性地加速了新恒星的诞生,而这在宇宙138亿年的历史中只是一个短暂的时期。

论文主要作者、物理学和天文学教授约瑟夫·希尔克说,如果把宇宙整个历史比作一年的12个月,那么这些年就像1月份的头几天。

研究认为,黑洞“吹出”的高速外流粉碎了周围的气体云,把它们变成恒星,这极大地加快了恒星形成的速度。这就是为什么第一批星系在早期宇宙中通常较小,却比科学家预期要亮得多。

希尔克解释说,黑洞引力非常强大,任何东西、甚至是光都无法逃脱它们的吸引。由于这种力量,它们会产生强大的磁场,形成剧烈的风暴,喷射出等离子体湍流,最终变得像巨大的粒子加速器一样。

研究团队预测,年轻的宇宙有两个阶段。在第一阶段,来自黑洞的高速外流加速了恒星的形成;在第二阶段,外流速度减慢。希尔克表示,大爆炸后数亿年,由于超大质量黑洞磁暴,气体云坍缩,新恒星的诞生速度远远超过了数十亿年后在正常星系中观察到的速度。恒星的形成之所以放缓,是因为这些强大的外流转变为能量守恒的状态,减少了星系中形成恒星的气体。

该团队预计,未来的进一步观测,加上对早期宇宙中恒星和超大质量黑洞的更精确计算,将有助于证实他们的推测,并帮助科学家掌握更多关于宇宙演化的线索。

(原标题:新研究颠覆传统星系形成理论:黑洞成恒星诞生与星系形成助推器)

 
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