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解碼:中等質(zhì)量黑洞是如何形成的

2024/1/25 16:32:58 來源:IT之家 作者:故淵 責(zé)編:故淵

IT之家 1 月 25 日消息,中等質(zhì)量黑洞(IMBHs)是一個宇宙謎團,其存在和形成機制都被蒙上了一層神秘的面紗。

近日發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》(MNRAS)上的一篇論文,揭示了神秘的中等質(zhì)量黑洞(IMBHs)的形成機制。該研究由意大利格蘭薩索科學(xué)研究所(Gran Sasso Science Institute,GSSI)研究員曼努埃爾?阿爾卡?塞達(Manuel Arca Sedda)領(lǐng)導(dǎo)。

黑洞的分類

黑洞的密度都很高,甚至光也無法逃脫它們的引力,但天文學(xué)家根據(jù)這些天體的質(zhì)量,宏觀地劃分為恒星級、中等質(zhì)量和超大質(zhì)量。

恒星級黑洞通常是由一顆質(zhì)量足夠大(即質(zhì)量至少是太陽的 20 倍)的恒星耗盡燃料,在引力的作用下坍縮到自身內(nèi)部而形成的:它們代表了最輕的黑洞類型,天文學(xué)家對其形成過程已經(jīng)有了清晰的理論認識。

超大質(zhì)量型黑洞質(zhì)量是太陽的數(shù)百萬或數(shù)十億倍。據(jù)信,每個星系的中心都有一個超大質(zhì)量黑洞。2019 年,借助事件視界望遠鏡,天文學(xué)家首次獲得了其中一個超大質(zhì)量黑洞的直接圖像。

難以捉摸的中等質(zhì)量黑洞

GSSI 研究人員解釋說:

中等質(zhì)量黑洞很難被觀測到。目前的觀測極限無法讓我們判斷質(zhì)量在 1000 至 10000 倍太陽質(zhì)量之間的中等質(zhì)量黑洞群體,而且其形成機制方面也讓科學(xué)家們感到頭疼。

探索中等質(zhì)量黑洞

我們已經(jīng)建立了新的計算機模型,可以模擬這些神秘天體的形成過程。我們發(fā)現(xiàn),這種 IMBH 可以通過三種因素的復(fù)雜組合在星團中形成:比太陽大得多的恒星之間的合并、恒星級黑洞對恒星物質(zhì)的吸積,以及恒星黑洞之間的合并。

這項研究還假設(shè)了中間黑洞誕生后的情況:它們通過復(fù)雜的引力相互作用,或由于一種被稱為相對論反沖(relativistic recoil)的過程而被甩出自己的星團,從而阻止了它們的進一步生長。

圖片描述的是 DRAGON-II 模擬計算出的模擬恒星簇。橙色和黃色圓點代表類太陽恒星,藍色圓點代表質(zhì)量為太陽質(zhì)量 20 到 300 倍的恒星。中心的白色大物體代表一顆質(zhì)量約為 350 個太陽質(zhì)量的恒星,它很快就會坍縮形成一個中等質(zhì)量的黑洞。圖片來源:? M. Arca Sedda (GSSI)

視頻展示了 DRAGON-II 模擬拍攝的快照放大圖,該模擬是對擁有多達 100 萬顆恒星的密集星團的建模。橙色和黃色圓點代表類太陽恒星,藍色圓點代表質(zhì)量是太陽 20 到 300 倍的恒星。中心的白色大物體代表一顆質(zhì)量約為 350 個太陽質(zhì)量的恒星,它很快就會坍縮形成一個中等質(zhì)量的黑洞。資料來源:M. Arca Sedda (GSSI)

IT之家附上論文參考地址:

  • Manuel Arca Sedda, Albrecht W H Kamlah, Rainer Spurzem, Francesco Paolo Rizzuto, Thorsten Naab, Mirek Giersz, Peter Berczik, The dragon-II simulations – II. Formation mechanisms, mass, and spin of intermediate-mass black holes in star clusters with up to 1 million stars, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 526, Issue 1, November 2023, Pages 429–442,

  • https://doi.org/10.1093/mnras/stad2292

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關(guān)鍵詞:黑洞科學(xué),天文
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