天文在线|有些是直接坍缩的，证据来了！黑洞并非都由恒星坍缩产生
简介：基于恒星坍缩理论 ， 超大质量恒星生命结束时经历超新星爆炸 ， 自我毁灭后产生一个超大质量黑洞 ， 但这个过程耗时很长 。 天文学家发现一些古老的SMBH ， 需要通过超爱丁顿增长来解释其起源于直接坍缩 ， 而非恒星残骸 。
超大质量黑洞（简称SMBH）令人难以解释 。 一般认为 ， 每一个庞大星系中心都会有这种庞大的奇点 ， 我们的银河系也有一个 ， 但它们因何存在却一直是个未解之谜 。 我们所知道的是 ， 黑洞是在巨星坍缩时形成的 。 但该解释并不符合所有证据 。
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恒星坍缩理论的确很好的解释了大部分黑洞的存在 。 该理论显示 ， 一颗至少重于太阳5倍的恒星在其生命的尽头开始释放能量 。 由于恒星核聚变的外部压力是它抵抗自身质量向内引力的反作用力 ， 所以当燃料耗尽时 ， 就会产生某种奇异物质 。
这颗恒星会经历超新星爆炸 ， 然后坍缩 ， 最终只留下一个黑洞 。 天体物理学家认为 ， 超大质量黑洞就这样开始形成 ， 通过“吞食”其他物质而逐步发展壮大 。
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这幅艺术构图展示了超大质量黑洞的周围环境 ， 这在许多星系中心都普遍存在 。 黑洞本身被一个非常热的吸积盘包围着 ， 吸积盘内部物质不断下落 ， 外部是一个尘土飞扬的环面 。 黑洞的两极也经常有高速喷射的物质 ， 这些物质可以延伸到遥远的太空延 。
图片来源:ESO/L 。 Calcada-ESO网站 ， CCBY4.0 ，
科学家们已经观测到了宇宙中古老的超大质量黑洞 。 今年3月 ， 一天文学家团队宣称发现了83颗非常古老的超大质量黑洞 ， 这大大超出了我们的认知 。 2017年 ， 天文学家发现了一个8亿太阳质量的黑洞 ， 它在大爆炸后仅仅6.9亿年就完全形成了 。 它们是在宇宙早期形成的 ， 那时还没有时间形成它们的超大质量形态 。
其中许多超大质量黑洞的质量是太阳的数十亿倍 。 它们的红移如此之高 ， 以至于它们一定是在大爆炸后的前8亿年形成的 。 但这并没有足够的时间来解释恒星坍缩模型 。 天体物理学家面临的问题是 ， 这些黑洞是如何在这么短的时间内变得这么大的？
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加拿大安大略省西部大学的两名研究人员认为他们已经找到了答案 。 他们提出了一个新理论---“直接坍缩” ， 可以解释这些令人难以置信的古老超大质量黑洞 。
该论文发表在《天体物理学杂志》上 ， 题为：超大质量黑洞在直接坍塌情形下的质量函数 。 作者是尚塔努·巴苏和阿潘·达斯 。 巴苏是恒星形成和原行星盘演化的早期阶段公认的专家 。 他也是西方大学的天文学教授 。 达斯也来自西方大学物理天文系 。
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斯巴鲁望远镜拍摄的这张黑洞图片距离地球130.5亿光年 。 这些古老的SMBH们挑战了我们对黑洞形成的理解 。 图片来源:日本国家天文台(NAOJ) 。
他们的理论认为 ， 这些古老的大质量黑洞在几段时间内迅速形成 ， 然后突然停止增大 。 他们创建了一个新的数学模型 ， 来解释这些迅速形成的古老黑洞 。 他们说爱丁顿极限 ， 即恒星向外的辐射力和向内的引力之间的平衡 ， 起到了一定的作用 。
在这些直接坍缩的黑洞中 ， 爱丁顿极限控制着质量的增长 ， 但是这些古老的黑洞甚至可以稍微超过这个极限 ， 他们称之为“超爱丁顿吸积” 。 然后 ， 由于其他恒星和黑洞产生的辐射 ， 它们的生产停止了 。
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