宇宙中可能游蕩著大量的離群超大質(zhì)量黑洞

宇宙中可能游蕩著大量的離群超大質(zhì)量黑洞
2021年09月09日 11:01 新浪科技

  新浪科技訊 北京時間9月9日消息,新的模擬發(fā)現(xiàn),宇宙中可能游蕩著大量的離群超大質(zhì)量黑洞。

  事實上,游蕩的巨型黑洞可能占附近宇宙黑洞質(zhì)量“預(yù)算”的10%之多。這意味著,像銀河系這樣的星系可能平均擁有12個看不見的黑洞徘徊在星系的邊緣,吞噬一切擋道的東西。

  根據(jù)研究人員的說法,由于黑洞數(shù)量的增加,圍繞星系、星系群外圍的物質(zhì)“環(huán)”的質(zhì)量越大。星系群的物質(zhì)環(huán)質(zhì)量更大,可能具有更多貪婪的離群黑洞,星系群的物質(zhì)環(huán)內(nèi)可能有數(shù)千個游蕩的黑洞。

  就好比巴拿馬籃子圍繞一顆石頭的支撐結(jié)構(gòu)編織一樣,天文學(xué)家認為,大多數(shù)星系都圍繞超大質(zhì)量黑洞形成。這些超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量通常是數(shù)百萬乃至數(shù)十億個太陽質(zhì)量,儼然龐大的引力怪獸。這些黑洞好似氣體、塵埃、恒星和行星的錨,使得后者在軌道上圍繞黑洞運動。在靠近黑洞的地方,這些物質(zhì)旋轉(zhuǎn)加速并溫度升高,形成一個吸積盤。吸積盤既為黑洞提供能量,又能產(chǎn)生使其可見的信號輻射。

  通常,這些黑洞的質(zhì)量使它們固定在各自星系的中心,而這些星系緩慢地在星系群中圍繞彼此運動。但有時候,一股超大的力量——比如兩個星系之間的碰撞——可能會彈出位于中央的一個超大質(zhì)量黑洞,迫使這個黑洞像宇宙流浪者一樣在宇宙中游蕩。

  兩個黑洞的合并被擾亂時,也會發(fā)生這樣的情況,導(dǎo)致一個或兩個黑洞都飛出去,成為離群黑洞。

  為了評估這種情況發(fā)生的頻率,天文學(xué)家進行了一組名為“羅慕路斯”的模擬。模擬考慮了關(guān)于黑洞行為的所有已知規(guī)則,以追溯黑洞的軌跡在數(shù)十億年間的演變情況。

  該模擬預(yù)測,從137億年前的宇宙大爆炸時期到大爆炸后的大約20億年時間里,早期宇宙的星系碰撞十分頻繁,制造出大量游蕩黑洞,數(shù)量甚至超過了星系中心超大質(zhì)量黑洞的數(shù)量。

  模擬還發(fā)現(xiàn),之后,隨著宇宙年齡的增加,許多游蕩的黑洞開始合并,并重新被其他超大質(zhì)量黑洞捕獲,在星系中心與其他超大質(zhì)量黑洞形成雙黑洞系統(tǒng)。不過,依然有很多黑洞在宇宙中徘徊。

  根據(jù)預(yù)測,許多具有兩個超大質(zhì)量黑洞的系統(tǒng)是經(jīng)過數(shù)十億年的軌道演化后形成的,而有些超大質(zhì)量黑洞則永遠無法進入星系中央。因此模擬發(fā)現(xiàn),和銀河系差不多質(zhì)量的星系平均擁有12個超大質(zhì)量黑洞,這些黑洞通常都遠離星系的中央,徘徊在邊緣。

  研究人員指出,“下一步將是尋找這些消失黑洞”在宇宙中存在的“可能特征”,以便不久的將來我們可以親眼觀測徘徊在星系邊緣的黑洞。(勻琳)

黑洞
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