[涨姿势] 宇宙中黑洞的增长正在放缓。新的研究可能有助于解释原因。
作者:精品下载站 日期:2024-12-13 16:01:15 浏览:10 分类:涨姿势
宇宙中黑洞的增长正在放缓。新的研究可能有助于解释原因。
一组天体物理学家回顾了宇宙 138 亿年的历史,他们表示,黑洞的增长正在放缓。
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黑洞是一种非凡的天体,其引力如此之大,任何东西,甚至光,都无法逃脱它们。最大的黑洞被称为“超大质量”黑洞,其重量可达太阳质量的数百万至数十亿倍。
这些巨星通常生活在星系的中心。我们自己的星系,银河系,其中心也包含一个超大质量黑洞。
那么,这些超大质量黑洞是如何变得超大质量的呢?为了回答这个问题,我们的天体物理学家团队回顾了宇宙 138 亿年的历史,追踪超大质量黑洞从早期到今天的成长过程。
我们构建了过去 120 亿年超大质量黑洞整体生长历史的模型。
超大质量黑洞是如何生长的?
超大质量黑洞主要以两种方式生长。它们可以在称为吸积的过程中消耗来自宿主星系的气体,并且当两个星系碰撞时它们也可以相互合并。
当超大质量黑洞消耗气体时,它们几乎总是发出强X射线,这是一种肉眼看不见的高能光。您可能在牙医那里听说过 X 光检查,有时用 X 光检查您的牙齿。 天文学家使用的 X 射线通常比医用 X 射线的能量低。
那么任何光,甚至是不可见的X射线,如何能够从黑洞中逃逸呢?严格来说,光不是来自黑洞本身,而是来自黑洞外部的气体。当气体被拉向黑洞时,它会升温并发光,产生光,如 X 射线。超大质量黑洞消耗的气体越多,产生的 X 射线就越多。
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凭借 20 多年来从三个最强大的 X 射线设施(钱德拉、XMM-牛顿和 eROSITA)发射到太空中积累的数据,天文学家可以从太空中大量吸积的超大质量黑洞中捕获 X 射线。宇宙。
这些数据使我们的研究团队能够估计超大质量黑洞通过消耗气体而增长的速度。平均而言,超大质量黑洞每年可以消耗相当于太阳质量的气体,确切值取决于各种因素。
例如,数据显示,黑洞数百万年的平均增长率与其宿主星系中所有恒星的质量密切相关。
超大质量黑洞多久合并一次?
除了以气体为食之外,当星系碰撞时,超大质量黑洞还可以通过相互合并形成一个更大质量的黑洞来生长。
超级计算机宇宙学模拟可以预测这些事件发生的频率。这些模拟旨在模拟宇宙如何随着时间的推移而增长和演化。无数的星系在太空中飞翔,就像砖块一样,搭建起宇宙。
这些模拟表明,星系及其所承载的超大质量黑洞可以在整个宇宙历史中经历多次合并。
我们的团队使用 X 射线和超级计算机模拟跟踪了这两个增长通道(气体消耗和合并),然后将它们结合起来构建了整个增长历史,该历史记录了数十亿年来黑洞在整个宇宙中的增长。
我们的生长历史表明,数十亿年前,当宇宙还年轻时,超大质量黑洞的生长速度要快得多。
早期,宇宙中含有更多可供超大质量黑洞消耗的气体,并且超大质量黑洞不断出现。随着宇宙的老化,气体逐渐耗尽,超大质量黑洞的生长速度减慢。大约80亿年前,超大质量黑洞的数量稳定下来。从那时起,它就没有大幅增加。
当没有足够的气体可供超大质量黑洞通过吸积而增长时,它们变大的唯一方法就是通过合并。在我们的成长历史中,我们并没有看到太多这样的案例。平均而言,最大质量的黑洞每几十年就能通过合并积累质量,达到太阳质量。
期待
这项研究帮助我们了解黑洞中 90% 以上的质量是如何在过去 120 亿年中积累起来的。
然而,我们仍然需要研究它们在极早期宇宙中是如何生长的,以解释黑洞中剩余的少数质量百分比。天文学界在探索这些早期超大质量黑洞方面开始取得进展,我们希望很快找到更多答案。
这篇编辑过的文章是根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布的。The Conversation。阅读原始文章。
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