研究人员:宇宙中可能游荡着大量的离群超大质量黑洞

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发布时间:2021-09-12 18:16

北京时间 9 月 9 日消息,新的模拟发现,宇宙中可能游荡着大量的离群超大质量黑洞

事实上,游荡的巨型黑洞可能占附近宇宙黑洞质量“预算”的 10% 之多。这意味着,像银河系这样的星系可能平均拥有 12 个看不见的黑洞徘徊在星系的边缘,吞噬一切挡道的东西。

根据研究人员的说法,由于黑洞数量的增加,围绕星系、星系群外围的物质“环”的质量越大。星系群的物质环质量更大,可能具有更多贪婪的离群黑洞,星系群的物质环内可能有数千个游荡的黑洞

就好比巴拿马篮子围绕一颗石头的支撑结构编织一样,天文学家认为,大多数星系都围绕超大质量黑洞形成。这些超大质量黑洞的质量通常是数百万乃至数十亿个太阳质量,俨然庞大的引力怪兽。这些黑洞好似气体、尘埃、恒星和行星的锚,使得后者在轨道上围绕黑洞运动。在靠近黑洞的地方,这些物质旋转加速并温度升高,形成一个吸积盘。吸积盘既为黑洞提供能量,又能产生使其可见的信号辐射。

通常,这些黑洞的质量使它们固定在各自星系的中心,而这些星系缓慢地在星系群中围绕彼此运动。但有时候,一股超大的力量 —— 比如两个星系之间的碰撞 —— 可能会弹出位于中央的一个超大质量黑洞,迫使这个黑洞像宇宙流浪者一样在宇宙中游荡。

两个黑洞的合并被扰乱时,也会发生这样的情况,导致一个或两个黑洞都飞出去,成为离群黑洞。

为了评估这种情况发生的频率,天文学家进行了一组名为“罗慕路斯”的模拟。模拟考虑了关于黑洞行为的所有已知规则,以追溯黑洞的轨迹在数十亿年间的演变情况。

该模拟预测,从 137 亿年前的宇宙大爆炸时期到大爆炸后的大约 20 亿年时间里,早期宇宙的星系碰撞十分频繁,制造出大量游荡黑洞,数量甚至超过了星系中心超大质量黑洞的数量。

模拟还发现,之后,随着宇宙年龄的增加,许多游荡的黑洞开始合并,并重新被其他超大质量黑洞捕获,在星系中心与其他超大质量黑洞形成双黑洞系统。不过,依然有很多黑洞在宇宙中徘徊。

根据预测,许多具有两个超大质量黑洞的系统是经过数十亿年的轨道演化后形成的,而有些超大质量黑洞则永远无法进入星系中央。因此模拟发现,和银河系差不多质量的星系平均拥有 12 个超大质量黑洞,这些黑洞通常都远离星系的中央,徘徊在边缘。

研究人员指出,“下一步将是寻找这些消失黑洞”在宇宙中存在的“可能特征”,以便不久的将来我们可以亲眼观测徘徊在星系边缘的黑洞。

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