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      宇宙中可能游蕩著大量的離群超大質量黑洞

      新浪科技 2021-09-10

        事實上,游蕩的巨型黑洞可能占附近宇宙黑洞質量“預算”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。

        根據研究人員的說法,由于黑洞數量的增加,圍繞星系、星系群外圍的物質“環”的質量越大。星系群的物質環質量更大,可能具有更多貪婪的離群黑洞,星系群的物質環內可能有數千個游蕩的黑洞。

        就好比巴拿馬籃子圍繞一顆石頭的支撐結構編織一樣,天文學家認為,大多數星系都圍繞超大質量黑洞形成。這些超大質量黑洞的質量通常是數百萬乃至數十億個太陽質量,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,這些物質旋轉加速并溫度升高,形成一個吸積盤。吸積盤既為黑洞提供能量,又能產生使其可見的信號輻射。

        通常,這些黑洞的質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,也會發生這樣的情況,導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生的頻率,天文學家進行了一組名為“羅慕路斯”的模擬。模擬考慮了關于黑洞行為的所有已知規則,以追溯黑洞的軌跡在數十億年間的演變情況。

        該模擬預測,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,數量甚至超過了星系中心超大質量黑洞的數量。

        模擬還發現,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量黑洞捕獲,在星系中心與其他超大質量黑洞形成雙黑洞系統。不過,依然有很多黑洞在宇宙中徘徊。

        根據預測,許多具有兩個超大質量黑洞的系統是經過數十億年的軌道演化后形成的,而有些超大質量黑洞則永遠無法進入星系中央。因此模擬發現,和銀河系差不多質量的星系平均擁有12個超大質量黑洞,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)

      責任編輯:王超

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