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科学家揭示了黑洞的生长

  • 科学
  • 2020-06-02 11:30:46
  • 来源:

天体物理学中心的科学家| 哈佛和史密森学会以及黑洞倡议组织(BHI)通过开发一种新模型来预测黑洞随时间的增长情况,该模型可以预测增生或合并增长是否占主导地位,在美国天文学学会上召开的虚拟236次会议,并同时在“ 天体物理学期刊”上发表。

哈佛大学科学教授Avi Loeb博士,Frank B. Baird Jr教授,天体物理学家Fabio Pacucci博士以及CfA的BHI和Clay研究员都建立了一种理论模型,以确定黑洞生长的主要渠道。该模型从局部宇宙到红移10或大约从今天到大约130亿年前都是有效的。

研究表明,主要的生长通道取决于黑洞的质量和红移。在附近的宇宙中,小黑洞主要通过吸积而生长,而很大的黑洞主要通过合并而生长。在遥远的宇宙中有一个逆转:小黑洞主要通过合并而增长,大黑洞则通过增生来增长。

“黑洞可以以两种方式生长。它们可以从周围的空间中积聚质量,也可以彼此融合,形成一个更大的黑洞。” Pacucci说。“我们目前认为,最早的黑洞大约是在135亿年前开始与第一批恒星形成的。” 问题是:这些“种子”如何成长为科学家现在在宇宙中发现的非常广泛的黑洞种群,从小的到我们从宇宙的另一侧观察到的巨大的怪物?勒布补充说:“我们不仅可以通过检测光线来限制它们的历史,而且可以通过引力波来限制它们的历史,它们合并产生的时空脉动。”

根据先前的研究,预计主要通过增生而生长的黑洞在轴上的旋转速度要快于通过合并而增长的黑洞。“随着旋转或自旋的速度从根本上影响黑洞周围区域的发光方式,研究黑洞的主要生长方式有助于我们更清楚地了解这些光源的亮度。我们已经知道物质落入黑洞的事件视界,并且随着其加速,它也会变热,并且这种气体开始发出辐射。” “黑洞产生的物质越多,它就会变得越亮;这就是为什么我们能够观察到诸如超大质量黑洞之类的遥远物体的原因。它们的质量比太阳大十亿倍,光年之远。”勒布还表示,即使他们的环境气体自由,‘黑洞可以通过质量星系合并成长。’

黑洞及其生长似乎在星系的演化中起关键作用。帕库奇说:“我们相信,每个星系的中心都有一个巨大的黑洞,它调节着恒星中恒星的形成。” “了解黑洞如何与星系一起形成,生长和共同发展是我们对宇宙的理解和知识的基础,并且通过这项研究,我们还有一个难题。”

下一代天基X射线和重力波观测站,包括Lynx,Athena,AXIS和LISA(激光干涉仪空间天线),将能够探测到这项工作中研究的大部分黑洞,直到很早的时候宇宙。未来的观测将测试新模型,并最终扩展宇宙时间内黑洞总数的科学知识。

Pacucci说:“我们已经用靠近黑洞的数据测试了我们的模型,获得了令人鼓舞的结果。” “我们这项研究的目标是为科学界提供一个描述宇宙演化过程中黑洞可能如何生长的理论。这将为未来太空望远镜的观测策略决策提供依据,并为模型奠定基础。描述了宇宙演化的其他方面。”

勒布(Loeb)对未来也很乐观,他说:“我们在宇宙黑洞中发现了令人惊讶的大'婴儿' ,但在未来几十年中,我们将弄清楚他们的父母是谁。”

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