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標題: 超大質量黑洞的極限究竟能有多大﹖ [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2024-12-30 07:50 AM 標題: 超大質量黑洞的極限究竟能有多大﹖

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　　科學家認為﹐所有大質量星系的核心都潛伏著特大質量黑洞﹐這些宇宙巨獸的質量相當於數百萬甚至數十億顆太陽。然而﹐一些黑洞甚至仍能超出這巨大的質量成為「超大質量黑洞」。目前我們所知道的質量最大的黑洞是鳳凰A﹐它位於鳳凰星團的中心﹐而鳳凰星團是已知的最重星團之一。鳳凰A距離我們約58億光年﹐質量估計約為1000億顆太陽。另一個巨型黑洞是托南欽特拉618(Ton 618)﹐距離約10億光年﹐質量約為660億顆太陽。
　　既然有像鳳凰A和托南欽特拉618這樣的超大質量黑洞存在﹐你或許會好奇﹐黑洞質量是否存在一個極限﹖這種極限到底能有多大﹖
　　科學家們也一直在思考這個問題﹐一個由耶魯大學天文學系的研究團隊認為他們可能找到了答案。「我們將超大質量黑洞定義為質量超過100億倍太陽質量的黑洞﹐」研究人員表示﹐「特大質量黑洞的定義是質量超過1000萬倍太陽質量。因此﹐超大質量黑洞的質量﹐平均來講﹐是特大質量黑洞的10000倍。」。
　　在科學家研究超大質量黑洞之前﹐他們首先需要確定這些宇宙巨型黑洞的「棲息地」。研究人員解釋道﹐線索之一來自於一個客觀事實﹕「中央特大質量黑洞的質量似乎與宿主星系中恆星的質量相關聯。」擁有更多恆星的星系﹐因而具有更大的「恆星質量」﹐應當擁有更為巨大的特大質量黑洞。「這種比例關係表明﹐黑洞的成長方式與其宿主星系中恆星的形成之間存在深刻而深遠的聯繫﹐」。研究人員說道。
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　　因此﹐質量最為龐大的超大質量黑洞應當位於最明亮﹑恆星最多的星系中。在星系團中心的最亮星系被稱為「最亮中心星系(BCGs)」﹐便是藏匿超大質量黑洞的理想候選地。「我們發現超大質量黑洞的地方正是我們研究結果預測的位置﹐即附近BCGs的中心。令我驚訝的是﹐各種大小的黑洞幾乎遍佈整個宇宙﹐」研究人員說道。
　　研究人員補充道﹕「星系似乎擁有多種黑洞種群﹐根據星系的亮度﹐中心可能是一個超大質量黑洞或特大質量黑洞﹔此外﹐還有一整群遊蕩的黑洞﹐這些黑洞並不集中在中心﹐分佈在各處﹐它們的質量從特大質量黑洞到較小質量的黑洞不等。」。
　　這些主宰星系的巨型黑洞難道不能繼續無限制地增長嗎﹖它們唯一的限制難道不是它們能夠「進食」的氣體﹑塵埃和恆星的數量﹐以及它們有多長時間進行「吞噬」嗎﹖
　　事實證明﹐黑洞的成長是有限制的﹐甚至其實是它們自己對這一增長設定了上限。根據天文學家提出的理論觀點﹐特大質量黑洞會抑制自己的增長﹐研究人員預期發生的過程是氣體流入星系的中心﹐供給特大質量黑洞。然而﹐並不是所有的氣體都會完全進入特大質量黑洞的事件視界並被吸積進去。實際上﹐只有一小部分氣體能夠進入﹐剩下的則被黑洞『吐』出來。它們是非常邋遢的吃貨！」
　　那些沒有掉進黑洞的氣體會被噴射出去﹐形成強大且迅速移動的外流或「天體物理噴流」﹐這些噴流能夠延伸到宿主星系外數十光年之遠。這些外流最終會撞擊到遠離黑洞源頭的氣體﹐這些氣體位於周圍星系的更遠處﹐外流會加熱並轉變這些氣體﹐直接影響到星系內星星的誕生。這是因為星星是在氣體和塵埃雲冷卻並凝結時形成的。噴流通過加熱氣體並阻止其凝結﹐從而抑制了星星的形成﹐研究人員解釋道。
　　這些噴流的作用還將氣體推離星系的中心區域﹐切斷了流向中央黑洞的「食物來源」﹐從而自我調節外流的過程。這意味著黑洞的成長存在一個自然的反饋機制。研究人員表示﹐一旦星系內區域的氣體被完全消耗且沒有更多氣體能夠從星系的其他部分流入中心區域﹐黑洞的成長就會受到干擾﹐從而使其增長受到抑制。
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　　考慮到黑洞的成長方式以及似乎能切斷其食物供應並抑制其增長的自然反饋機制﹐研究人員表示﹐超大質量黑洞的質量上限約為1000億個太陽質量。這意味著﹐如果研究團隊是正確的﹐那麼鳳凰A可能不僅僅是我們迄今為止探測到的最為龐大的黑洞﹐它可能也是我們將來能夠探測到的最大黑洞﹐因為它正好位於這一限制。
　　研究團隊並沒有停止研究黑洞﹐但她們正在將焦點轉向那些質量較小但同樣引人入勝的宇宙巨物。該團隊計劃研究質量介於特大質量黑洞和恆星質量黑洞之間的黑洞。後者的質量大約是太陽的100倍﹐通常是通過大質量恆星在生命末期的坍塌形成的。介於特大質量黑洞和恆星質量黑洞之間的這一類黑洞被稱為「中等質量黑洞」﹐它們一直是天文學家追尋的難題。
　　「接下來的目標是填補特大質量黑洞和恆星質量黑洞之間的空白﹐」研究人員總結道﹐「應該有大量質量在太陽的1,000到10,000倍之間的中等質量黑洞﹐儘管我們現在才慢慢開始發現它們。」。

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