天文学家发现了一个吃撑了导致“昏睡”的黑洞

知新了了 2024-12-19 09:41:02

一个古老的黑洞在吞噬了自己所在的星系后不得不放松下来,这为外来物体的演化提供了线索。

气体:这是晚餐的食物。至少早期宇宙中的黑洞就是这样,它在近130亿年前吃得太多后不得不休息一下。

这个黑洞的质量是太阳的4亿倍,这是用最先进的韦伯太空望远镜看到的。通过观察近红外和中红外波长的光,韦伯可以看到宇宙中最早的一些光,这有助于它穿透星际尘埃云,看到更微弱、更遥远的光源。根据一组研究黑洞的天文学家的说法,尽管它很年轻,但它基本上处于休眠状态 —— 这让传统的黑洞增长模型受到了质疑。研究人员今天在《自然》杂志上发表了他们的研究结果。

剑桥大学Kavli宇宙学研究所的研究员、该研究的主要作者Ignas Juodžbalis在一份大学新闻稿中说:“尽管这个黑洞处于休眠状态,但它的巨大尺寸使我们有可能探测到它。”“它的休眠状态也使我们能够了解宿主星系的质量。早期的宇宙设法产生了一些绝对的怪物,即使是在相对较小的星系中。”

黑洞被认为是由坍缩的恒星形成的,它们强烈的引力场聚集了周围的物质。围绕黑洞旋转的物质会发光,被称为吸积盘。偶尔,物质会落入黑洞的大洞中,发出耀眼的光 —— 这就是黑洞的进食方式。

黑洞吸积盘充满了碎片,天文学家们渴望更好地了解使光线无法逃逸的物体是如何变成宇宙中密度最大、质量最大的实体。2021年,一个研究小组发表了一项关于一颗被黑洞困在厄运循环中的恒星的研究。在2022年,另一个研究小组看到一个黑洞在吃掉一颗恒星数年后又呕吐出来。今年,一个团队确定,增长最快的黑洞每天能消耗一个太阳,另一个团队准确地预测了一个质量是太阳5000万倍的黑洞的吞噬时间表,它距离地球约8.6亿光年。

这个黑洞与韦伯最近研究的黑洞之间有两个根本的区别。首先,最近研究的黑洞要大得多,约占其宿主星系总质量的40%。问题的关键是:最近研究的黑洞几乎没有吃东西,改变了之前关于黑洞进化的观点。

“有可能黑洞生来就大,这可以解释为什么韦伯在早期宇宙中发现了巨大的黑洞,”该研究的合著者、卡弗里研究所和剑桥卡文迪什实验室的研究员罗伯托·马奥利诺在同一份新闻稿中说。“但另一种可能性是,他们会经历一段时间的过度活跃,然后是长时间的休眠。”

这个想法是黑洞迅速吸积物质,并短暂地超过其大小的预测极限。然后,这个引力巨兽坐下来放松大约1亿年,然后再吞噬更多的宇宙。

黑洞是很难研究的对象;除了它们的极端物理特性,还有一个明显的问题是它们不发光。值得庆幸的是,仔细观察天体的阴影及其对周围物质(包括吸积盘)的影响,使天文学家能够建立更好的模型,模拟太空中一些最极端的物理现象。

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