超大质量黑洞

    4天前发布

基本解释

 

  超大质量黑洞 -简介

  超大质量黑洞是一种黑洞,其质量是10至10万倍的太阳质量。现时一般相信,在所有的星系的银心,包括银河系在内,都会有超大质量黑洞。

  


 

  形成

  超大质量黑洞的形成有几个方法

  最明显的是以缓慢的吸积(由恒星的大小开始)来形成。另一个方法涉及气云萎缩成数十万太阳质量以上的相对论星体。该星体会因其核心产生正负电子对所造成的径向扰动而开始出现不稳定状态,并会直接在没有形成超新星的情况下萎缩成黑洞。第三个方法涉及了正在核塌缩的高密度星团,它那负热容会促使核心的分散速度成为相对论速度。最后是在大爆炸的瞬间从外压制造太初黑洞。

  形成超大质量黑洞条件

  形成超大质量黑洞的问题在于如何将足够的物质加入在足够细小的体积内。要做到这个情况,差不多要将物质内所有的角动量移走。向外移走角动量的过程就是限制黑洞膨胀的因素,并会导致形成吸积盘。

  根据观测,黑洞的类别有着一些差距。一些从恒星塌缩的黑洞,最多约有10太阳质量。最小的超大质量黑洞约有数十万太阳质量。但却没有在它们之间质量的黑洞。不过,有模型指异常明亮的X射线源有可能是在这个遗失范围的黑洞。

  历史

  一些星系,如0402+379星系有两个超大质量黑洞,形成一个二元系统。若它们相撞,将会产生强劲的重力波。最新超级计算机模型显示,星系中心超大质量黑洞可能起源于宇宙最早期星系碰撞质量是太阳数百万倍至数十亿倍的超大质量黑洞通常存在于每个星系的中心区域,天文学家现发现超大质量黑洞存在于宇宙形成之初的10亿年内。目前,超级计算机计算显示,宇宙早期超大质量原星系之间的合并为超大质量黑洞的孕育提供了“滋养平台”。宇宙诞生于137亿年前。在宇宙早期,巨型原始星系之间的合并十分普遍,超级计算机模拟显示这种原始星系碰撞合并形成一种不稳定、旋转气体盘状结构,其中的漏斗状气体仅在10万年内就逐渐堆积形成太阳质量1亿多倍的微型气体云。该气体云崩溃形成黑洞,致使该黑洞在大约1亿年里通过从周围盘状结构吸取气体形成太阳10亿倍的质量。此前天文学家曾认为超大质量黑洞、星系和其它巨型星系结构通过逐渐引力吸引宇宙物质,最终形成质量越来越大的星系结构。美国俄亥俄州大学天文学家斯特利奥斯-卡赞特兹迪斯(Stelios Kazantzidis)是该研究报告合著作者之一,他说:“我们的研究结果显示星系和超大质量黑洞在内的较大宇宙结构体在宇宙历史进程中形成时间很短暂。”他指出,这项最新研究对于我们理解黑洞和星系的进化具有更深远的意义。卡赞特兹解释称,依据传统理论,星系的性质和其中心的黑洞质量密切相关,两者处于“平行生长关系”,但这一理论现应当进行修改。在我们的最新超级计算机模型中,黑洞的生长速度快于星系,因此黑洞并不完全受星系的增长所控制。瑞士苏黎世大学天体物理学家卢西奥-梅耶(Lucio Mayer)是该项研究负责人,他指出,该模型的一个重要结论是宇宙最早期的星系中心区域拥有比之前预期更大的超大质量黑洞。这项最新发现将有助天文学家更好地揭开神秘的引力波,依据爱因斯坦的广义相对论,远古星系合并将形成壮观的引力波,所形成的涟漪在时空和太空中的残留部分仍能探测到。目前,这项科学研究发表在8月26日出版的《自然》杂志上。

  都卜勒效应量度

  直接量度围绕邻近星系核心的水迈射的都卜勒效应,只有在中央高物质密度的情况下,才可以发现很快速的克卜勒运动。现时唯一已知可以在细小空间中包含足够物质的是黑洞,或是在天体物理学上很短的时间内将变成黑洞的物体。对于较远的活跃星系,宽谱线的阔度可以用来探测围绕近视界的气体。反射绘图的技术就是利用这些谱线的变化来量度其质量,而黑洞的旋转有可能加速了活跃星系的「引擎」能量。

  在很多星系中心的超大质量黑洞被认为是活跃星系(如赛弗特星系及类星体)的「引擎」。马普地外物理研究所及洛杉矶加利福尼亚大学基于欧洲南天文台及凯克天文台的数据,提供了证据指人马座A*就是在银河系中心的超大质量黑洞。根据计算,它可能有260万倍的太阳质量。

  银河系以外的超大质量黑洞

  于2004年5月,Paolo Padovani及其他天文学家发表他们发现了在银河系以外30个超大质量黑洞。他们的发现令我们知道超大质量黑洞的数量最少是以往所知的两倍。现时相信每一个星系的中央包含一个超大质量黑洞,而它们大部份都处于「不活跃」的状态且吸积不多。相反在球状星团的中央却没有黑洞,不过相信一些如在飞马座的M15及在仙女座星系的Mayall II的中央仍有黑洞,估计质量约有104的太阳质量。

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