来自大爆炸的超音速气体形成了第一个,怪异的超大质量黑洞

更新了 | 科学家们说,最初的超大质量黑洞似乎是由大爆炸留下的超音速气体形成的。 这一发现可能解决了宇宙最大的奥秘之一 - 当宇宙只有10亿年时,这些物体是如何存在的。

我们真的不知道超大质量黑洞是如何形成的,但是已经提出了几种理论来解释它们的存在。 有人认为它们是由大质量恒星的崩溃形成的。 另一种理论认为,这些现象始于正常大小的黑洞,但多年来通过消耗大量物质而增长。 第三个想法涉及星系的形成以及在此过程中积累的巨大气体云。 当这些云最终崩溃时,超大质量黑洞就诞生了。

但是这些理论中没有一个令人满意地解释了第一个超大质量黑洞,因为它们的形成时间远远超过10亿年。

,一个国际研究小组创造了一个场景,在大爆炸后的给定时间范围内可以形成超大质量黑洞。 由德克萨斯大学Shingo Hirano领导的团队进行了一系列超级计算机模拟,直到他们发现了一个可以解释快速形成超大质量黑洞的模型。

在这个模型中,大爆炸后喷出的气体以超音速行进,这阻止了它在形成大量物质之前形成云。 当这种积累最终发生时,它形成了一个巨大的原恒星 - 一个收缩的气体质量,标志着恒星形成的早期阶段。

科学家写道,这个巨大的原恒星迅速增长,在灾难性崩溃之前估计达到了34,000个太阳质量,留下了“形成巨大黑洞的有希望的种子”。

supermassive black hole 当大质量恒星形成时,暗物质(背景和顶部面板)和气体(底部三个面板)组件的投射密度分布。 Shingo Hirano

“一旦达到我们太阳的34,000倍的质量,恒星就会因自身的重力而坍塌,留下一个巨大的黑洞。这些巨大的黑洞在早期宇宙中诞生,继续生长并融合在一起,成为一个超大质量的黑洞,”来自东京大学的首席研究员Naoki Yoshida在一份声明中说。

“这是一个重大的进步。巨大的黑洞的起源一直是个谜,现在我们有了解决方案。”

在评论这项研究时,英国剑桥大学天文学研究所所长安德鲁·法比安告诉新闻周刊 :“这项工作很有意思,并且在银河系模拟的现有技术水平上。他们似乎有一个合理的解决方案。关于高十亿太阳质量黑洞的长期难题是在大爆炸的3 Gyr [30亿年]内发现的。然而,它确实要求该材料原始且无金属,因此没有形成恒星来污染气体。

“这可能适用于一些极端物体,但不适用于那些必须由质量较低的恒星形成的典型物体。”

其他天体物理学家对如何形成第一个超大质量黑洞有不同的看法。 3月份,另一组研究人员表示,如果他们能够在邻近的星系上大饱眼福,那么这些阵型就会出现。 的研究小组发现,如果附近的一个星系发出足够的辐射,它的恒星能力就会被关闭。 如果发生这样的事件,附近的黑洞可能会进入银河系并变得巨大。

使用定于明年发射的詹姆斯韦伯望远镜的未来观测应该有助于天体物理学家更好地了解原始超大质量黑洞及其形成方式。

本文已更新,包括Andrew Fabian的引用。

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