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星际家庭剧:新数据颠覆以往的黑洞理论

这些宇宙怪兽以毁灭恒星闻名,而非创造恒星——嗯,你再想想?

星际家庭剧:新数据颠覆以往的黑洞理论

图解:黑洞示意图。图源:原文

 

谈论恒星形成的时候,特大质量黑洞并不是第一件跃入脑海的事物——除非你想讲的是灭亡。这些宇宙大怪兽也不是以它们的育儿技巧闻名。事实上,黑洞经常终结恒星的形成过程,以致它们提早消亡。

 

黑洞会发射出高能粒子喷流。这可以掏空恒星形成所需的周边星系物质,而终止行星形成过程。有些黑洞甚至可以吞噬恒星。

 

星际家庭剧:新数据颠覆以往的黑洞理论

图解:黑洞的结构,右上方的斜线为高能粒子喷流。图源:Science Friday

 

尽管如此,也不是所有黑洞都这么具破坏力。在最新的论文中,科学家对一个黑洞的描述有点逆潮流。这个黑洞似乎格外有培养力,居然在它的宿主星系和数个其他星系帮恒星们开枝散叶,而其中一些更是过百万光年以外。

 

科学家指,这也许不是一个特例。所谓黑洞纯粹有破坏力,可能也有点名不符实。

 

去除黑洞只对周边恒星带来负面影响的固有观念,其实,这是人类首次观测到黑洞同时影响多于一个星系的恒星形成活动。

 

深度数据挖掘

他们发表到《天文与天体物理学报》的研究成果,是建基于美国国家航空暨太空总署钱卓拉X射线天文台所收集到的X射线图像。该天文台曾探测到黑洞高能粒子喷流所释出的射电波。

 

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图解:钱卓拉X射线天文台(美国国家航空暨太空总署1999年发射、并以物理学家苏布拉马尼扬·钱卓拉塞卡命名的天文卫星)。图源:Simple Wikipedia

 

这些喷流是两束从黑洞两极附近射出的热气体,并会横扫其星系邻域。当气体撞击到四个周边的星系时,恒星形成过程加速了——比质量相若的星系高出约二至五倍。

 

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图解:黑洞高能粒子喷流和鄰近四個在形成恆星的星系。图源:原文

 

参考另一组数据,科学家发现该黑洞的高能粒子喷流能伸延至过百万光年。因此,他们可以追溯到离地球九十九亿光年远的星系的辐射。只有将这些数据与哈勃太空望远镜和钱卓拉X射线天文台的X射线图像结合,他们才察觉到这个黑洞超乎寻常的影响。

 

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图解:哈勃太空望远镜。图源:European Space Agency

 

罗马太空天体物理暨宇宙物理研究所的研究员、研究的首席作者罗伯托·吉利告知,这个发现纯属偶然——研究团队也不认为这有多么出奇。这就不对了。

 

研究团队希望以同样仔细的方法,在其他遥远的星系,找出同一现象的更多例子。

 

「或许黑洞有时可以带来正面的影响。」吉利说。「我们不确定的原因是,我们还缺点数据。」

 

黑洞:并非漆黑一片

虽然我们还有不少悬而未决的疑问,但新发现表明,黑洞,也不一定是那么单一的。

 

吉利解释:「大质量黑洞也许是能抑制恒星形成的系统,否则我们会发现大量含有上兆太阳质量恒星的星系。实际上,我们见到的却是寥寥可数。」

 

星际家庭剧:新数据颠覆以往的黑洞理论

图解:星系示意图。图源:Sci-News

 

科学家仍不确定黑洞是如何形成的。它们的源头、历史和演化都是那么模糊不清。然而,这些因素都会影响黑洞在其宿主星系内的行为、以及它对周边事物的作用。吉利说,这让他们难以就这些「庞然大物」下任何结论。

 

在我们知晓黑洞从何而来之前,轻易断言它们只是「特大质量的怪异空洞」,其实有失公允。黑洞,终究也不一定是那么黑暗的。

 

补充资料:太初黑洞(一种源于宇宙大爆炸的假想黑洞类型)

取决于不同的模型,太初黑洞的初始质量可以是10^-8公斤(所谓的普朗克质量)到几千太阳质量。然而,质量低于1011公斤的太初黑洞会因霍金辐射而不能存活至今,以至于这些黑洞在远远短于宇宙年龄的瞬间内完全消失。太初黑洞是非重子物质、也可能是暗物质的其中一种。它们亦是大质量星系中心特大质量黑洞和中等质量黑洞的好苗子。

 

星际家庭剧:新数据颠覆以往的黑洞理论

图解:宇宙大爆炸示意图。图源:Wired

 

太初黑洞属于晕族大质量致密天体。它们本身就是暗物质的合适人选:它们几乎是无碰撞和稳定(若质量够大)的、有着非相对论性速度、又在宇宙历史中非常早期形成(一般在大爆炸后的一秒之内)。然而,不同的天体物理学和宇宙学观测已经严格限制了它们的数量。因此,在合理的质量范围之内,我们已经可以排除它们是暗物质重要一员的可能性。

 

FY: Rochelle Leung

作者:Passant Rabie

 

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