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巴蘇 證據(jù)來(lái)了黑洞并非都由恒星坍縮產(chǎn)生，有些是直接坍縮的

巴蘇 證據(jù)來(lái)了黑洞并非都由恒星坍縮產(chǎn)生，有些是直接坍縮的
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簡(jiǎn)介：基于恒星坍縮理論，超大質(zhì)量恒星生命結(jié)束時(shí)經(jīng)歷超新星爆炸，自我毀滅后產(chǎn)生一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，但這個(gè)過(guò)程耗時(shí)很長(zhǎng)。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些古老的SMBH，需要通過(guò)超愛(ài)丁頓增長(zhǎng)來(lái)解釋其起源于直接坍縮，而非恒星殘骸。
超大質(zhì)量黑洞（簡(jiǎn)稱SMBH）令人難以解釋。一般認(rèn)為，每一個(gè)龐大星系中心都會(huì)有這種龐大的奇點(diǎn)，我們的銀河系也有一個(gè)，但它們因何存在卻一直是個(gè)未解之謎。我們所知道的是，黑洞是在巨星坍縮時(shí)形成的。但該解釋并不符合所有證據(jù)。
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恒星坍縮理論的確很好地解釋了大部分黑洞的存在。該理論顯示，一顆至少重于太陽(yáng)5倍的恒星在其生命的盡頭開(kāi)始釋放能量。由于恒星核聚變的外部壓力是它抵抗自身質(zhì)量向內(nèi)引力的反作用力，所以當(dāng)燃料耗盡時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生某種奇異物質(zhì)。
這顆恒星會(huì)經(jīng)歷超新星爆炸，然后坍縮，最終只留下一個(gè)黑洞。天體物理學(xué)家認(rèn)為，超大質(zhì)量黑洞就這樣開(kāi)始形成，通過(guò)“吞食”其他物質(zhì)而逐步發(fā)展壯大。
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這幅藝術(shù)構(gòu)圖展示了超大質(zhì)量黑洞的周圍環(huán)境，這在許多星系中心都普遍存在。黑洞本身被一個(gè)非常熱的吸積盤包圍著，吸積盤內(nèi)部物質(zhì)不斷下落，外部是一個(gè)塵土飛揚(yáng)的環(huán)面。黑洞的兩極也經(jīng)常有高速噴射的物質(zhì)，這些物質(zhì)可以延伸到遙遠(yuǎn)的太空延。
圖片來(lái)源：ESO/L。Calcada - ESO網(wǎng)站，CC BY 4.0，
科學(xué)家們已經(jīng)觀測(cè)到了宇宙中古老的超大質(zhì)量黑洞。今年3月，一天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣稱發(fā)現(xiàn)了83顆非常古老的超大質(zhì)量黑洞，這大大超出了我們的認(rèn)知。2017年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)8億太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，它在大爆炸后僅僅6.9億年就完全形成了。它們是在宇宙早期形成的，那時(shí)還沒(méi)有時(shí)間形成它們的超大質(zhì)量形態(tài)。
其中許多超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)的數(shù)十億倍。它們的紅移如此之高，以至于它們一定是在大爆炸后的前8億年形成的。但這并沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)解釋恒星坍縮模型。天體物理學(xué)家面臨的問(wèn)題是，這些黑洞是如何在這么短的時(shí)間內(nèi)變得這么大的？
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加拿大安大略省西部大學(xué)的兩名研究人員認(rèn)為他們已經(jīng)找到了答案。他們提出了一個(gè)新理論---“直接坍縮”，可以解釋這些令人難以置信的古老超大質(zhì)量黑洞。
該論文發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上，題為：超大質(zhì)量黑洞在直接坍塌情形下的質(zhì)量函數(shù)。作者是尚塔努·巴蘇和阿潘·達(dá)斯。巴蘇是恒星形成和原行星盤演化的早期階段公認(rèn)的專家。他也是西方大學(xué)的天文學(xué)教授。達(dá)斯也來(lái)自西方大學(xué)物理天文系。
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【 巴蘇|證據(jù)來(lái)了黑洞并非都由恒星坍縮產(chǎn)生，有些是直接坍縮的】斯巴魯望遠(yuǎn)鏡拍攝的這張黑洞圖片距離地球130.5億光年。這些古老的SMBH們挑戰(zhàn)了我們對(duì)黑洞形成的理解。圖片來(lái)源：日本國(guó)家天文臺(tái)(NAOJ)。
他們的理論認(rèn)為，這些古老的大質(zhì)量黑洞在幾段時(shí)間內(nèi)迅速形成，然后突然停止增大。他們創(chuàng)建了一個(gè)新的數(shù)學(xué)模型，來(lái)解釋這些迅速形成的古老黑洞。他們說(shuō)愛(ài)丁頓極限，即恒星向外的輻射力和向內(nèi)的引力之間的平衡，起到了一定的作用。
在這些直接坍縮的黑洞中，愛(ài)丁頓極限控制著質(zhì)量的增長(zhǎng)，但是這些古老的黑洞甚至可以稍微超過(guò)這個(gè)極限，他們稱之為“超愛(ài)丁頓吸積”。然后，由于其他恒星和黑洞產(chǎn)生的輻射，它們的生產(chǎn)停止了。
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“超大質(zhì)量黑洞只在很短的時(shí)間內(nèi)能夠快速增長(zhǎng)，然后在某一時(shí)刻，由于宇宙中其他黑洞和恒星產(chǎn)生的所有輻射，它們的生產(chǎn)停止了，相當(dāng)于直接崩潰。”巴蘇在一個(gè)發(fā)布會(huì)上說(shuō)到，“這是間接的觀測(cè)證據(jù)，表明黑洞起源于直接坍縮，而不是恒星殘骸。”
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這一新理論為一段時(shí)間以來(lái)天文學(xué)中的一個(gè)棘手問(wèn)題提供了一個(gè)有效的解釋。巴蘇相信，這些新發(fā)現(xiàn)可以用于未來(lái)的觀測(cè)，來(lái)推斷存在于宇宙早期的超大質(zhì)量黑洞的形成歷史。

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