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研究发现最古老黑洞诞生于气体碰撞


时间:2022-07-18  来源:  作者:  点击次数:


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参考消息网7月18日报道 据美国趣味科学网站7月11日报道,最新研究表明,宇宙中最古老、最明亮的黑洞诞生于猛烈的气体碰撞。

一些超大类星体在大爆炸发生后的头10亿年里形成。类星体是天文学家今天能够探测到的最古老、最明亮的早期宇宙遗存之一。类星体是发光的巨大黑洞,质量是太阳质量的数百万至数十亿倍。如今,类星体存在于许多大星系的中心。

在星系稀少、大型恒星异常稀少的情况下,如此巨大的天体为何会如此早就形成?自首批类星体被发现以来,这个问题困扰了研究人员超过20年。

7月6日发表在英国《自然》周刊上的一篇最新研究报告可能提供了一个期待已久的答案。

研究人员利用计算机模拟程序,对早期宇宙的恒星形成进行建模,聚焦于两股寒冷而不稳定的气流交汇的罕见结合部之一。在模拟中,两个可以形成恒星的巨型气“团”在数百万年时间里聚集在这些气流的中心。但是,出乎研究团队意料的是,这些气团从未像早期宇宙建模预测的那样,凝聚成正常大小的恒星。

研究报告作者之一、英国朴次茅斯大学宇宙学高级讲师丹尼尔·惠伦说:“冷气流扰动(气体)云层,从而阻止正常恒星形成,直到云层变得非常巨大,以致不堪自身重量而发生灾难性坍塌,形成了两颗巨大的原始恒星。其中一颗的质量相当于3万个太阳,另一颗相当于4万个太阳。”

此前的研究估计,一个类星体诞生时,其质量必定相当于1万个太阳与10万个太阳之间。研究报告的作者写道,如果真是这样,那么最新模拟中的这两颗巨大的原始恒星可能是产生宇宙第一批类星体的可行的“种子”。

事实上,有可能这两颗大型恒星几乎瞬间就坍塌为黑洞,然后在它们成长为超大质量类星体的过程中继续吞噬气体。研究人员写道,随着这两个巨大黑洞继续生长,它们甚至可能会合并,释放出被称为引力波的时空涟漪。

如果得到证实,这项研究将颠覆几十年来有关早期宇宙恒星形成的观点。此前的研究表明,大型原始恒星只能在极端环境下形成,因为在那种环境下,外力——比如强烈的紫外线辐射——可能阻止较小的恒星形成。  

然而,最新的模拟表明,这种极端环境或许并非必要。类星体的种子可能在罕见的冷气流交汇的地方自然产生。

惠伦说:“第一批超大质量黑洞不过是(早期宇宙)结构形成的自然结果——宇宙网络的产物。”

2017年科学家公布的用超级计算机模拟两个黑洞相撞的场景(视觉中国)2017年科学家公布的用超级计算机模拟两个黑洞相撞的场景(视觉中国)

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