你知道吗?大量的超大质量黑洞正在宇宙中游荡
原标题:你知道吗?大量的超大质量黑洞正在宇宙中游荡
一般来说,超大质量黑洞往往都是位于某个星系的中心,或多或少都是静止的。但并不是所有这些令人惊叹的宇宙物体都会留在原地,有些可能会被撞歪,像宇宙游牧民族一样在星系周围摇晃。
我们称这样的黑洞为“流浪者”,它们主要是理论上的,因为它们很难(但并非不可能)观察,因此难以量化。 但是一组新的模拟实验使一组科学家能够计算出应该有多少流浪者,以及它们的下落 —— 这反过来也可以帮助我们在宇宙中识别它们。
这可能对我们理解超大质量黑洞(质量是太阳质量的数百万到数十亿倍)如何形成和生长具有重要意义,这是一个笼罩在神秘之中的过程。
宇宙学家认为,超大质量黑洞 (SMBH) 存在于宇宙中所有(或至少大多数)星系的核心。 这些天体的质量通常与它们周围中央星系凸起的质量大致成正比,这表明黑洞及其星系的演化是以某种方式联系在一起的。
但超大质量黑洞的形成途径尚不清楚。 我们现在知道,恒星质量的黑洞是由大质量恒星的核心坍缩形成的,但这种机制并不适用于质量超过太阳质量 55 倍的黑洞。
天文学家认为 SMBH 是通过恒星、气体和尘埃的吸积,以及与其他黑洞合并(当这些星系碰撞时,位于其他星系核心的非常笨重的黑洞)而生长的。
但是宇宙时间尺度与我们人类的时间尺度非常不同,两个星系碰撞的过程可能需要很长时间。 这使得合并过程被破坏的潜在窗口相当大,并且该过程可能被延迟甚至完全阻止,从而导致这些黑洞成为“流浪者”。
由哈佛和史密森尼天体物理中心的安吉洛·里卡特(Angelo Ricarte)领导的一组天文学家使用“罗穆卢斯(Romulus)”宇宙学模拟来来估计这种情况在过去发生的频率,以及今天仍有多少黑洞在游荡。
这些模拟能够自我一致地跟踪成对的超大质量黑洞的轨道演化,这意味着他们能够预测哪些黑洞可能到达它们新的星系家园的中心,这个过程应该需要多长时间,以及会有多少黑洞永远不会到达那里。
研究人员在论文中写道:“罗穆卢斯预测,经过数十亿年的轨道演化,许多超大质量黑洞双星形成,而一些超大质量黑洞(SMBH)永远不会到达中心。结果,发现罗穆卢斯的银河系质量星系平均拥有12个超大质量黑洞,它们通常在远离星系中心的光晕中游荡。”
研究小组发现,在大爆炸后大约20亿年之前的早期宇宙中,“流浪者”的数量和亮度都超过了星系核心中的超大质量黑洞。 这意味着它们会产生大部分我们期望看到的来自活动的SMBHs周围物质的光,这些物质在轨道和吸积到黑洞上时发出明亮的光。
它们仍然接近它们的种子质量,也就是它们形成时的质量,很可能起源于围绕较大的卫星星系运行的较小的卫星星系。
根据模拟,一些“流浪者”今天应该仍然存在。 在局部宇宙中,实际上应该有相当多的“流浪者”在附近徘徊。
研究人员表示:“我们发现“流浪者”黑洞的数量与晕质量大致成线性比例,因此我们预计星系团晕中有数千个游荡黑洞。在局部,一旦考虑到种子质量,这些“流浪者”就占当地黑洞质量预算的 10% 左右。”
但是,这些黑洞不一定是活跃的,因此很难被发现。 在即将发表的论文中,该团队将详细探索我们观察这些“流浪者”的可能方式。
然后,我们要做的就是找到消失的恒星质量和中等质量的黑洞 ……
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