潜伏在宇宙中的新型黑洞是怎样的

文章来源:健康时报 2022-02-12 15:56

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众所周知,即便是光线也无法摆脱黑洞的强烈引力,而科学家们寻找那些大小不一的黑洞,则是为了彻底弄清我们所在的宇宙具有怎样的运作机制,以及对于我们很重要的恒星又会经历怎样的命运。事实上,哪怕是放眼整个宇宙,黑洞也是一种足够巨大的天体,它的演化同时还影响着周围的物体。

如果你也对黑洞的形成有一定了解,那么就应该知道:黑洞的诞生其实和中子星的产生过程相似,都始于恒星死亡时在自身重力的作用下坍塌。只是恒星在死亡和坍塌之后可能形成的是两个完全不同的物体,而该结果则完全由原始恒星的质量来决定。当该恒星本身的质量较大的时候,爆炸后产生的会是一个黑洞,反之则形成的是一个被称为中子星的致密物体。

通常情况下,大家谈论最多的两种基本黑洞类型,分别是恒星型黑洞(通常大于3倍太阳质量)和超大质量黑洞(100万到100亿倍太阳质量)。研究人员总是会随着时间的推移,为我们带回很多新的信息,比如,科学家们刚刚在宇宙空间中发现的一种全新类型的黑洞 “迷你黑洞”。那么,这种潜伏在宇宙中的新型黑洞到底是怎样的,它与形成鲜明对比的超大质量黑洞存在哪些区别?

质量较低的黑洞绕着10000光年外的恒星运行

一直以来,科学家们都对宇宙中的黑洞类型存有疑惑,比如,这个浩瀚的空间里是否还存在着质量更低的黑洞,只不过由于本身质量的原因,而无法像其他黑洞一样产生X射线信号。科学家们认为,对于此类黑洞最可能的存在区域,应该就位于双星系统之中,因为距离上的遥远,才没有从系统中的另一颗恒星身上吸收太多物质。为了寻找到恒星伴星中存在黑洞的证据,科学家们对银河系中十多万颗恒星的光谱信息都进行了研究。

不管是双星系统中恒星的存在,还是该系统中并不只有一个黑洞,这些因素都促使研究人员很难找到它们的具体位置,更难以直接观察到它们的存在。尽管其中的每颗恒星都存在着光谱或波长上的变化,但其中的某些变化数据却揭示了个别恒星围绕运行的同伴是不可见的。与此同时,研究人员结合了超新星全天自动测量的所有数据,以对那些围绕黑洞运行的恒星进行亮度变化的数据分析。

最终,科学家们发现了一个巨大的、被万有引力锁定的黑暗物体,一颗正在快速旋转的超大恒星就与这个黑暗物体大约相距一万光年。虽然,与Auriga星座距离更接近的它,距离我们的银河系较远,但这个黑暗天体的质量被估算为我们太阳的3.3倍左右(最小为2.1倍左右)。这样的天体质量数据,若被判定为一颗中子星,似乎质量有些太大,但若将其与已知黑洞的类型进行比较,其质量又还不够。

通常情况下,即便是最大中子星的质量也只有太阳的2.1倍左右,而最小的黑洞则会在太阳质量的3倍以上。科学家们认为,相比将其定义为已知最大的中子星,并没有将其定义为已知的质量最小的黑洞更有说服力。因为,这样的质量大到几乎不可能形成中子星,并且,科学家们一直都认为宇宙中存在这种质量更小的黑洞。之后,研究人员将收集更多该物体的轨道信息,以对这个黑暗天体的质量进行准确测量。

为什么超大质量黑洞更容易被确认

事实上,尽管几乎在所有较大星系的中心,都有超大质量黑洞存在。但是,科学家们目前确认的所有黑洞都不是直接观测到的,包括位于我们自己银河系中心的人马座A(Sgr A)。而在所有可间接证明有超大质量黑洞存在的方式中,活跃星系中有类星体存在最为引人注目,因为,它们可以在特定区域辐射出达到太阳万亿以上的能量,科学家们可以观察这些类星体能量输出的变化。

而这些能量产生的唯一机制,便是巨大的黑洞将引力能量转换成了光,这也是科学家们确定此类黑洞存在的重要依据。不同于超大质量黑洞如此庞大的辐射能量输出,那些质量太小的黑洞则无法做到这一点。像上文描述的“迷你黑洞”甚至没有这样的能量提示,我们只能根据它的运转方式来进行确认,但是,要通过这样的方式来确认黑洞的存在,则要求我们对其质量数据的判断必须准确。

就人类目前的探索技术和能力而言,我们依然对黑洞的具体形成存在一些不确定性,哪怕是这些质量超大的黑洞也并不例外。虽然,我们普遍的认为黑洞形成于恒星的坍塌,但也有一部分人认为,超大质量的黑洞可能形成于银河系早期巨大气团的塌陷;又或是恒星型黑洞在数百万年的时间里吸收了太多其他物质后,进一步转换成了超大质量黑洞;甚至还可能是由于恒星黑洞簇在形成之后,在某个特定的时间发生合并,从而导致了超大质量黑洞的形成。但是,不管宇宙的黑洞是以怎样的方式形成,这都不影响它们在宇宙演化过程中的重要性。因为,超大质量黑洞周围物质的积聚,一定会驱动活跃的银河核和银河射流。

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