前期世界中的黑洞带来了一点问题。依据地球望远镜和太空望远镜的观测,咱们咱们都知道一些黑洞在大爆炸只是10亿年后就增加到太阳质量的10亿倍。可是,咱们现在的黑洞增加模型无法解说这种增加速度。那么这些超大质量黑洞是怎样构成的呢?
这是一个长时刻困扰天文学家的问题。咱们现在的了解标明,在这个时刻范围内,只要质量高达太阳10万倍的所谓中等质量黑洞才干生长。尽管有人提出了一些关于前期黑洞快速增加的理论,但答案依然难以捉摸。
爱尔兰都柏林城市大学的天体物理学家约翰·里根博士说:“这依然是天体物理学中的一个大问题。”
黑洞是在一颗大质量恒星耗尽燃料后构成的。一旦一颗恒星没有剩下的燃料焚烧,它就不能再支撑它的质量并坍塌。假如恒星的质量满足大,它将坍缩成一个具有巨大引力的物体,从中任何东西乃至光都无法逃逸。
跟着黑洞逐步吸进邻近的尘土和气体,它的尺度会不断增大,终究到达超大质量黑洞的巨大份额。科学家们现在正在研讨超大质量黑洞是否或许是由超大质量恒星坍缩构成大的“种子”黑洞,从而为它们的生长供给了先机。
雷根博士协调了一个名为SmartStars的项目,该项目使用了爱尔兰最强壮的超级核算机之一ICHEC,来模仿超级巨星怎么为超大质量黑洞供给种子。研讨小组想看看这些恒星是否能解说超大质量黑洞的快速增加,咱们今天在简直一切星系的中心都能看到这些黑洞。
他们发现,在大爆炸发生后的2亿年内,这些恒星的质量可以到达太阳的25万倍,这是一个诱人的成果。可是,即使是超级核算机也有其局限性。研讨人员只能对这类恒星的未来进行百万年的建模,但建模需求掩盖8亿年,才干确认这些恒星是否真的能成为超大质量黑洞的种子。
关于这些黑洞是怎么快速生长的其他理论是,一小部分黑洞以难以想象的速度生长,或是较小的黑洞兼并在一起,生长为超大质量黑洞。
阿布扎比阿拉伯联合酋长国大学天体物理学家穆罕默德·拉蒂夫博士赞同雷根博士的观念,以为超大质量恒星模型依然是咱们现在最好的理论。拉蒂夫博士是第一个BHS项目的首席研讨员,该项目与SmartStars相同,经过在法国一台超级核算机上的模仿,研讨了超大质量恒星模型的合理性。
他在法国国家遥感中心进行的项目标明,超大质量恒星可以发生相当于太阳质量数十万倍的种子黑洞。”咱们发现这种办法绝大多数都是可行的。”拉蒂夫博士解说说,“这些开始的种子黑洞满足大,可以在短时刻内构成10亿个太阳质量的超大质量黑洞。”
可是,这些黑洞的构成需求世界前期的条件。由氢和氦组成的很多物质需求构成满足大的种子黑洞来发生超大质量的黑洞,这似乎是或许的。但其他无法解说的要素意味着这依然是一个悬而未决的问题。例如,种子黑洞需求以每年至少0.1个太阳质量的速率吸入物质,现在还不清楚这是否或许。
几个天文台现已使咱们也可以勘探前期世界中的黑洞。2019年10月,天文学家宣告,他们使用智利阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)在悠远星系内的超大质量黑洞周围发现了一个厚厚的尘土和气体环。因为两股气流在相反方向旋转,人们以为这个环或许给超大质量黑洞供给了满足的物质,使其敏捷生长。
此前,在2019年8月,美国宇航局钱德拉X射线天文台成功发现了一个所谓的“隐形”黑洞,当世界仅为当时年纪的6%时,它敏捷增加。一团厚厚的气体云躲藏了黑洞及其发生的类星体,但钱德拉经过看到从云中呈现的X射线,现了黑洞。
可是,未来的望远镜或许需求更具体地研讨超大质量黑洞的快速增加。例如,尽管咱们咱们可以猜测种子黑洞的存在,可是咱们还不能看到它们。美国宇航局即将于2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)或许可以发现一些未被发现的种子黑洞。
一起,欧洲航天局的高档高能天体物理学望远镜(雅典娜)将于2031年发射,它将使咱们更好地了解超大质量黑洞是怎么发生的。拉蒂夫博士说:“人们十分期望咱们能更好地了解雅典娜的任务。或许很快,咱们就会知道这些巨大的物体是怎么在如此短的时刻内变得如此巨大的。”