科學家發現黑洞祖先!迄今已130億歲,科學家:依然存活還能進食

网瘾少女 2020/04/23 檢舉 我要評論

核心提示:我們看到的宇宙是擁有大型星系、超大品質黑洞的宇宙,這些黑洞就像寄居蟹那樣,「居住」在大型星系中,我們時常提出疑問:超大品質黑洞先有,還是大型星系先出現?


宇宙印象 深度科普欄目第1163期 天文學家研究黑洞已經是數十年之久,但我們對黑洞的瞭解依然遠遠不夠,比如超大品質黑洞是如此誕生的,這個問題依然無解。於是科學家將目光投向宇宙剛剛誕生的時期,試圖以此尋找黑洞誕生的奧秘,並且瞭解宇宙中早期星系的演化之謎。很快,科學家就發現了一個問題:為什麼在宇宙誕生之後不久,就出現了超大品質黑洞,以及形成大型噴流的星系?難道這些星系和黑洞形成不需要很長的時間?

最新的研究結果顯示,在宇宙誕生之後8億年就出現了超大品質黑洞,在宇宙誕生之後不到20億年的時間,就形成了擁有相對論噴流的星系,迄今已130億歲。這些黑洞的祖先今天依然存活著,還能進食大量天體物質,形成了引力可控制大型星系的超大品質黑洞。頭條獨家的宇宙印象認為,這些宇宙大型天體比我們想像的出現時間要早得多,而且我們還可以推測,宇宙應該是現有黑洞,然後才有大型星系。現在我們看到的宇宙是擁有大型星系、超大品質黑洞的宇宙,這些黑洞就像寄居蟹那樣,「居住」在大型星系中,我們時常提出疑問:超大品質黑洞先有,還是大型星系先出現?

當我們對宇宙早期天體進行研究時發現,其實宇宙中現有超大品質黑洞,它們在宇宙誕生之後8億年就出現了,而大型星系需要到20億年之後才出現。

根據傳統模型,當宇宙年齡還不到10億歲的時候,大約距今130億年,星系沒有足夠的時間來演化出大品質黑洞。我們結合最新的觀測,也發現在那個時期,超大品質黑洞就已經在星系中出現了。今天我們看到的橢圓星系的祖先,就是具有非常高的氣體濃度和恒星形成速率的星系,這些恒星的壽命都非常短暫,很快就會演化成黑洞。大量的黑洞聚集在一起,就形成了超大品質黑洞的種子。

當一個超大品質黑洞出現在某個星系的中心時,那麼就開始了新的演化歷程,超大品質黑洞種子吞噬物質的速度也更快。科學家估計,早期黑洞遷移和合併的過程在5000萬至1億年內就形成了,全宇宙可產生1萬至10萬個超大品質黑洞種子。隨著氣體物質的大量積累,加快了超大品質黑洞的成長,於是我們在年輕的宇宙時期就發現超大品質黑洞遍佈宇宙了。

理論和猜想已經提出,那麼該如何驗證呢?科學家認為引力波可以解決問題,因為黑洞合併會釋放引力波。如果我們在宇宙年齡只有8億年的時候探測到大量低品質黑洞合併的引力波,那就說明超大品質黑洞確實是這麼形成的。於是問題又變成了引力波探測的難題,我們需要不斷提高引力波天線的靈敏度,或者將引力波天線搬到軌道上。針對這個宇宙早期超大品質黑洞的問題,歐洲空間局科學家計畫在2034年發射鐳射干涉儀太空天線(LISA)探測器,尋找宇宙早期的引力波。換個角度看,超大品質黑洞的誕生之謎,有望在15至20年內被破解。

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