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巨型黑洞

时间:2016-08-05 18:02:33 作者:dmlc 浏览次数:
  它所能具有的最大质量约为10亿倍于太阳,但是,引力坍缩理论允许我们设想千倍、百万倍甚至几十亿倍太阳质量的黑洞。
       能吞进3亿个太阳的巨型黑洞
       美国天文学家通过对‘钱德拉’X射线观测望远镜研究发现,宇宙黑洞在宇宙初期即在宇宙大爆炸后不久,就聚成了一个大的难以置信的黑洞“'SDSSpJ306‘”,这个黑洞增长速度极快,足足可以吞噬整个太阳系,吞进的星体质量相当于3亿9500万个太阳,引起气体喷发时期为止科学家在宇宙中发现最大的。
       这颗名为'SDSSpJ306‘的巨大黑洞位于我们地球26亿光年。这个黑洞非常巨大,引力令人吃惊,整个银河系的小行星都有危险。它还是电磁风最大的黑洞之一,任何物体(包括光)都会被撕碎,大的恒星只能吐出一点星团还给宇宙,因此形成了两个巨大的洞穴,每个洞穴直径都有65万光年,是银河系的2倍。黑洞再次喷发出来的气体质量,相当于1万亿个太阳质量,这种喷发已经持续了1亿年之久。
       产生原理
       已经知道三种这样的过程。第一种是已在第15章(注:指约翰-皮尔·卢米涅著《黑洞》)提到过的早期宇宙中团块的凝缩;第二种是由于作为黑洞特征性质之一的质量不可逆增长的趋向(对现在的情况,微型黑洞的量子蒸发当然完全可以忽略),条件是周围环境的物质足够丰富,因而一个由超新星产生的初始质量为10M的“恒星级种子”能够长成巨型黑洞;第三种则是由恒星团的引力坍缩而直接形成。除了可能的原初起源之外,巨型黑洞的形成需要大量的以恒星或星际气体形式存在的物质,还需要这些物质被限制在一个足够小的区域内,因而其演化过程是由引力支配的。宇宙中物质在星系里的集中程度远胜于星系际空间(至少能发光物质是如此),而星系内物质最集中的部分是其核心。假若有巨型黑洞,则星系核心是首先应该搜寻的去处,且从我们的银河系开始吧。银河系是一个直径10万光年,厚300光年的盘,正好与密纹唱片直径和厚度的比例一样。银河系中心是一个大的隆起区,即所谓核球,盘和核球都被包在被称为曼的稀薄得多的恒星球中。银河系里大约有1000亿颗恒星,大部分是在盘里。太阳的位置比较靠外,距离银河系中心约3万光年。盘里除恒星外还有气体和尘埃。盘中物质的分布很不均匀,在旋臂里比在别处密集得多,正是这些旋臂给出银河系的特征形状。盘在不断地经受着动力学和化学的转变。旋臂在转动和变形,臂中巨大的氢分子云里诞生出恒星;较大质量的恒星迅速地演化成为超新星爆发,并把复杂的化学元素散布到周围空间,这些元素又被吸收到新一代恒星之中。与之相反,晕是寂静的,保持着星系的原始风貌。晕中的气体已消散殆尽,只有可能是150亿年前与星系一同形成的老迈恒星。所有的大质量恒星早已爆发,留下中子星,也许还有黑洞。中等质量的恒星已经离开了主序阶段,其中一些已经变成白矮星;另外的正在经历着大动荡,那就是脉动的红巨星,光度很大而又在起伏变化。最后,晕中还有许多低质量星,它们很节俭地使用着自己的氢燃料,还将存活很长的时间。曼的最重要特征不是居住其中的恒星的性质,而是恒星作为球状星团而聚集在一起的方式。
       扼杀恒星
       日本“朱雀”X射线卫星和欧洲航天局的赫歇尔红外空间
       望远镜联合观测图像显示,科学家在IRAS F11119+3257星系中央附近发现了超大质量黑洞扼杀星系内恒星形成的证据,强大的“黑洞风”将星系内用于恒星形成的冷气体吹散,导致星系内部分区域失去了用于形成新生恒星的原始材料。这一发现也证实了此前科学家的一个猜想:超大质量黑洞的存在对星系其实并不利,可影响宿主星系的演化,“黑洞风”能够让星系进入“不孕”状态,扼杀了新生恒星的诞生。
戈达德太空飞行中心天体物理学家弗朗西斯是本项调查的首席研究员,他认为这是第一次在更大的物理尺度上直接观测到黑洞的残忍一面,来自黑洞发光盘面产生的黑洞风将形成恒星的气体吹散。一般情况下,恒星形成于寒冷且致密的分子云中,但黑洞的存在改变了这一切,扼杀了星系内部的新生恒星。从这个角度看,超大质量黑洞是个名副其实的杀手。IRAS F11119+3257星系距离我们大约23亿光年,相当于太阳系年龄的一半。
       科学家估计IRAS F11119+3257星系中的黑洞质量相当于1600万倍太阳质量,最靠近黑洞的吸积盘外侧温度可达到数百万度,占据星系能量输出的一大部分,是太阳能量输出的万亿倍。研究小组成员西尔认为我们观测到黑洞与星系之间的博弈时,还确认羟基分子以200万英里每小时(300万公里每小时)的速度流失。在本项研究中,科学家估计外流的分子云达到1000光年,能够形成800个太阳系这样的恒星系统。
       2013年5月,研究小组使用朱雀卫星的X射线成像光谱仪对F11119星系进行了观测,光谱结果显示吸积盘上的吸收气体的速度可达到四分之一光速,这个区域大约8亿公里,相当于从木星到太阳的空间中没有光能够逃离。同时科学家也认为F11119星系的类星体处于早期演化阶段,最终这个星系将变成恒星形成率相对较低的星系之一。