恒星形成黑洞的质量都很小,那星系中心超大质量黑洞是咋来的?( 二 )
这样就会使核心急剧升温,而且核心还包含了大量的正电子,这些正电子与普通物质湮灭后,产生伽马射线,而伽马射线又会进一步加热核心!最终,由于核心的能量非常高,会使整个恒星在最壮观的超新星类型中被完全炸得粉碎:不稳定对超新星!这个过程不仅破坏了恒星的外层,也破坏了恒心的核心,最后什么都没有留下!
如果没有足够大的黑洞在很短的时间内瞬间形成,那大质量黑洞怎么来的?而且我们很确信宇宙中确实存在超大质量黑洞,就像我们在银河系中心发现的人马座A*,从恒星围绕它的引力轨道来看,它的质量相当于四百万个太阳质量。
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更不能形成数十亿倍太阳质量的黑洞,例如,在距离我们相对较近的星系,梅西耶87中心的超大质量黑洞足有65亿倍的太阳质量。
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这个数量级上的超大质量黑洞,不仅在我们附近被发现,而且它们的红移也非常高,这意味着这些黑洞已经存在了很长时间!
你可能会觉得宇宙一开始的时候就已经存在这些超大质量黑洞了,并不是后来形成的,但这种想法与我们对年轻宇宙的描述不一致,无论是从物质功率谱还是宇宙微波背景的起伏。无论这些超大质量黑洞从何而来,它们都不太可能是跟随大爆炸一起诞生的!
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如果普通恒星不能产生黑洞,宇宙也不是生来就有黑洞,那么这些年轻的超大质量黑洞又从何而来呢?
事实证明,恒星的质量可能比我们之前讨论过的那些还要大,当恒星变得更大时,就有了新的希望。让我们回到大爆炸后几百万年宇宙中形成的第一批恒星,这些恒星由当时存在的原始氢气和氦气形成。
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有大量证据表明,在很早以前,原始恒星是在更加巨大的区域内形成的,并不像我们现在在星系中看到的只有几十万颗恒星的星团,而是这些原始恒团诞生时包含了数百万颗(甚至数亿颗)恒星。原始气体云丰富、区域大,所形成的恒星质量大、数量多、而且密集,这一点很好理解。
如果我们观察一下目前我们发现的最大的恒星形成区域,位于大麦哲伦星云中的狼蛛星云,我们就能找到一些线索。
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上图中的这片区域直径接近1000光年,中心是巨大的恒星形成区域(R136)包含大约45万个太阳质量的新恒星。整个气体云非常活跃,正在形成新的大质量恒星。但在这个恒星形成区域的中心,我们发现了迄今为止宇宙中已知最大的恒星!
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这里最大的恒星质量是太阳的256倍。还记得上文说过的不稳定对超新星吗?这个过程会摧毁超过130倍太阳质量的恒星,不留下黑洞?但这种说法只适用于质量在130倍太阳质量以上、250倍太阳质量以下的恒星。如果恒星的质量再大一些,就会产生高能的伽马射线导致光衰变,这些伽马射线会把重原子核吹散成轻的(氦和氢)元素,从而降低恒星内部的温度。
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如果一颗恒星的质量超过250个太阳质量,它的全部质量就会完全坍缩成一个黑洞。260倍太阳质量的恒星会产生260倍太阳质量的黑洞,1000倍太阳质量的恒星会产生1000倍太阳质量的黑洞,等等。所以在早期丰富的原始气体云中,会创造出很多超过这个极限质量的恒星,它们的质量完全坍缩成黑洞。随着时间的推移,然后合并增长!短时间内,就会在气体云的中心形成越来越大的黑洞,最后逐渐演化出宇宙中第一个大星系!
【恒星形成黑洞的质量都很小,那星系中心超大质量黑洞是咋来的?】
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据我们所知,这就是我们认为宇宙中最大的黑洞形成的方式!
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