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你知道吗？大量的超大质量黑洞正在宇宙中游荡

2021-08-25 00:12:06 来源：网络整理作者：管理员

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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