黑洞內(nèi)部視覺效果圖
據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道，美國科學(xué)家近日研究發(fā)現(xiàn)，宇宙最早期的超大黑洞極有可能誕生于一個(gè)個(gè)“蠶繭”狀的超大質(zhì)量恒星外殼之中，它們在星體“蠶繭”內(nèi)部形成、長大并成熟。
據(jù)美國科羅拉多大學(xué)波爾德分校天體物理與行星學(xué)家米切爾-貝格爾曼教授介紹，宇宙最早期的超大黑洞的形成過程分為兩個(gè)階段。超大黑洞形成之前的天體被稱為“超大質(zhì)量恒星”。在宇宙大爆炸后的最初幾億年中，即大約140億年前，這些超大質(zhì)量恒星開始形成，并不斷膨脹增長。一顆超大質(zhì)量恒星最終會成長為一個(gè)巨大規(guī)模的天體，其質(zhì)量相當(dāng)于太陽的數(shù)千萬倍。但是，這種超大質(zhì)量恒星壽命很短，它們在成形數(shù)百萬年之后就會因?yàn)閮?nèi)核崩塌而死亡，并最終成為種子黑洞。種子黑洞將在超大質(zhì)量恒星的“蠶繭”狀外殼中迅速成長。
貝格爾曼在他的最新研究論著中向人們介紹了如何推算超大質(zhì)量恒星的形成過程，如何計(jì)算它們的內(nèi)核質(zhì)量。通過這些計(jì)算方法，貝格爾曼估算出了超大質(zhì)量恒星形成后的大小，推演了它們進(jìn)化的過程，其中包括它們?nèi)绾窝葑兂煞N子黑洞的過程?？茖W(xué)家介紹說，為了促進(jìn)其內(nèi)部種子黑洞的快速成長，這些以氫為燃料的超大質(zhì)量恒星必須要保持相對的穩(wěn)定。它們要么是通過自轉(zhuǎn)方式，要么是通過磁場的力量來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。貝格爾曼說，“我們已經(jīng)建立起這些超大質(zhì)量恒星形成的新模型，通過這種模型我們就可以更好地理解超大黑洞可能的形成機(jī)制。”
對于超大質(zhì)量恒星的形成，貝格爾曼解釋說，基本的前提就是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的積聚，積聚的速度大約為每年一個(gè)太陽的質(zhì)量。由于大量的物質(zhì)被超大質(zhì)量恒星所聚集，因此在這些恒星中心所形成的種子黑洞，它們的起步質(zhì)量就會比普通黑洞大得多。接下來，它們才會成長為質(zhì)量更大的黑洞。
當(dāng)種子黑洞形成后，就進(jìn)入了超大黑洞形成的第二階段。貝格爾曼將這個(gè)階段命名為“類星階段”(quasistar)。在“類星階段”中，黑洞不斷吞噬周圍的物質(zhì)并迅速成長，最終它們會膨脹到一個(gè)太陽系的規(guī)模，然后開始冷卻。當(dāng)這些“類星”冷卻到了一個(gè)特定的程度，它們就開始以極高的速率向外輻射能量。這種輻射將使得周圍氣體開始分散，黑洞的質(zhì)量保持在太陽的1萬倍左右。在完成從“類星”到真正黑洞的轉(zhuǎn)化后，它們就開始不斷通過吸收周圍星系的氣體或在極端劇烈的星系碰撞中吞并其他黑洞。當(dāng)一個(gè)超大質(zhì)量黑洞形成后，其質(zhì)量相當(dāng)于太陽的數(shù)百萬到數(shù)十億倍。貝格爾曼說，“直到最近，仍然有許多人認(rèn)為超大質(zhì)量黑洞在形成的最初階段就開始吞并宇宙中無數(shù)的小黑洞。我們新的黑洞演化模型表明，可能還存在其他的演化過程?！?br/>
黑洞是一種密度極高的天體，具有一個(gè)極強(qiáng)的引力場。沒有任何事物或光線能夠擺脫黑洞的吸引。天文學(xué)家根本無法直接觀測到黑洞，但是可以根據(jù)它們周邊的恒星物質(zhì)渦流和正在向它們極速靠近的氣體噴射物來尋找它們存在的證據(jù)。
據(jù)科學(xué)家介紹，在宇宙歷史上，最初形成的超大黑洞可能會繼續(xù)產(chǎn)生“類星體”現(xiàn)象?！邦愋求w”是遙遠(yuǎn)星系最為明亮、充滿能量的中心，比太陽的亮度高出1萬億倍?，F(xiàn)在已有證據(jù)證明，在如今每一個(gè)大型星系的中心，都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，包括銀河系。貝格爾曼認(rèn)為，“由超大質(zhì)量恒星所形成的超大黑洞，它們對于宇宙的進(jìn)化和星系的形成具有重要的意義。”
到2013年，美國宇航局將發(fā)射“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”。屆時(shí)，科學(xué)家們將能夠在早期宇宙的邊緣時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)這種“蠶繭”狀的超大質(zhì)量恒星。彬彬
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