蠶繭恒星內部誕生首個超大黑洞 _黑洞

黑洞內部示意圖
【蠶繭恒星內部誕生首個超大黑洞】科羅拉多大學博爾德分校的研究人員在一項研究中稱，宇宙中首個超大黑洞很可能是誕生于許許多多的巨大的蠶繭狀超大質量恒星，并在其中像種子一樣不斷“萌發”增長。這些超大質量恒星可以吸收X射線，并吸引周圍的氣體，使之不能逃逸。
美國科羅拉多大學博爾德分校天體物理與行星科學系教授米切爾·伯格爾曼（ Mitchell Begelman）說，宇宙中首個超大黑洞的形成過程分為兩個階段。在超大黑洞形成之前的天體稱為“超大質量恒星” 。在140億年前的宇宙大爆炸后的最初幾億年中，可能開始形成這些“超大質量恒星” 。最終，它們的體積可能會不斷長大，比太陽的體積大幾千萬倍。這些““超大質量恒星”壽命很短，它們在形成幾百萬年后，其中心就會崩裂。在即將發表于《皇家天文學會月刊》上的新研究報告中，伯格爾曼估算了“超大質量恒星”的形成過程以及其“內核”質量。通過計算，他估算出“超大質量恒星”形成后的大小和演化過程，以及它們是如何成為“種子黑洞”的過程。
伯格爾曼稱，這些“超大質量恒星”上的氫不斷燃燒，使其不得不通過自轉、磁場以及湍流獲得能量，以保持自身穩定，這加速了其內核中黑洞的增長。貝格爾曼說：“本研究的亮點在于我們發現了一個形成這些“超大質量恒星”的新的機制，這個機制提供了一種方法，它讓我們了解到超大黑洞是通過什么方式快速形成的。” 形成“超大質量恒星”的基本條件是每年要聚集一個太陽大小的質量。由于“超大質量恒星”積聚了大量的物質，隨后開始在內核形成的“種子黑洞”，這些“種子黑洞”比普通的黑洞大的多。“種子黑洞”隨后不斷快速增長。
種子黑洞形成后，進入了超大黑洞形成的第二階段。伯格爾曼稱之為“類恒星”（quasistar）階段。伯格爾曼說，在第二階段中，黑洞快速增長，不斷吸收周圍的氣體，最終增長到如太陽系大小的天體，并開始冷卻。這些“類恒星”冷卻到一定程度后，它們以極快的速度向外輻射能量，這個過程導致其內的氣體逃逸，留下了一些黑洞，這些黑洞的體積是太陽的1萬倍。這些黑洞開始不斷吞沒周圍星系的氣體或者通過劇烈碰撞和其它黑洞合并，最終增長為超大黑洞，其質量是太陽的數百萬到數十億倍。
貝格爾曼說， “直到最近，仍有很多人認為超大質量黑洞在形成的最初階段就開始吞并宇宙中無數的小黑洞。我們新的黑洞演化模型表明了不同的演化過程。”
據悉，貝格爾曼與菲爾阿米蒂奇（Phil Armitage ）以及助理埃萊娜·羅西（ Elena Rossi）共同合作，在2008年發表的文章中分析了“類恒星”階段。
其實，黑洞是相當致密的天體，由恒星崩裂形成，具有非常強的引力場，包括光在內的任何東西都會被黑洞吸引。同時，天文學家無法直接觀察到黑洞，但是，黑洞周圍恒星物質成漩流以及向外極速噴射的氣流表明了黑洞的存在。
在宇宙史上，最初形成的超大黑洞可能會繼續產生“類恒星”現象。“類恒星”是遙遠星系中非常閃亮并充滿能量的中心。它可以比太陽亮一萬億倍。貝格爾曼稱，同時現在已經有證據表明，在每一個大星系的中心，都有一個超大黑洞，包括我們自己的銀河系。
貝格爾曼說：“超大黑洞形成于超大質量恒星的機制，可能會對宇宙的演化過程以及星系的形成都會有巨大的影響。貝格爾曼正在和密西根大學的天體物理學家合作，比較兩種超大黑洞形成模型，即超大黑洞形成于超大質量恒星模型和超大黑洞由普通黑洞合并而來的模型。
據悉，美國宇航局將于2013年發射“詹姆斯·韋伯太空望遠鏡”，將在宇宙中探尋蠶繭狀的超大質量恒星，而這些超大質量恒星在近紅外電磁波譜范圍內會閃閃發亮。

騰訊科技（嘟嘟/編譯）