當前位置:首頁>科技> 為什么說超大質(zhì)量黑洞在理論上不該存在
發(fā)布時間:2025-10-27閱讀( 15)
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首先我們需要準確理解“超大質(zhì)量”的含義。黑洞根據(jù)它們的質(zhì)量分為三類:恒星質(zhì)量黑洞,它的質(zhì)量大約是太陽的數(shù)十倍;中等質(zhì)量黑洞,其質(zhì)量是太陽的100到10萬倍;最后是超大質(zhì)量黑洞,質(zhì)量是太陽的10萬到數(shù)十億倍。一般來說,我們會在星系的中心發(fā)現(xiàn)這些超大質(zhì)量黑洞。 來自恒星核心的向外輻射壓力不僅克服引力,它還將粒子從恒星表面推入太空,我們稱之為“恒星風”。恒星質(zhì)量越大,其核心越熱,這意味著輻射壓力越大,發(fā)射的粒子越多。如果恒星的質(zhì)量足夠高,那么恒星風就會非常強烈,以至于恒星的質(zhì)量會明顯下降,這被稱為愛丁頓極限。如果一顆恒星試圖形成更高的質(zhì)量,那么該恒星的質(zhì)量將減小到那個極限,我們估計它大約是130 個太陽質(zhì)量。如果核心最多只有那個質(zhì)量的15%,它最終形成的黑洞只有大約 20個太陽質(zhì)量。
這個20個太陽質(zhì)量的限制僅適用于恒星質(zhì)量黑洞的形成,但恒星通常在雙星系統(tǒng)中形成,有時甚至是三星系統(tǒng)。如果雙星系統(tǒng)中的兩顆恒星都在質(zhì)量上限,那么它們都會變成黑洞。如果我們給它們足夠的時間,它們將發(fā)射引力波導致軌道越來越近,最終會相互合并。如果有更多時間,那些更大的合并黑洞可以找到彼此,并再次合并。根據(jù)我們的估計,黑洞存在的時間足夠長,足以使該過程達到最大約200個太陽質(zhì)量。 早期宇宙是一個非常不同的地方,在恒星出現(xiàn)之前,在星系出現(xiàn)之前,宇宙非常均勻。但它并不完全均勻,這些輕微的不均勻性最終變成了充滿星系的超級星團。假設(shè)物質(zhì)在一個特定的地方坍塌得如此之快,以至于它跳過了核聚變并立即變成一個微小的黑洞。這個黑洞被物質(zhì)所包圍,物質(zhì)會落入導致黑洞增長。這種連續(xù)坍縮會釋放大量能量,但周圍物質(zhì)的引力也如此之大,它可以像恒星一樣達到流體靜力平衡。
它將是一顆類星,不過更恰當?shù)姆Q呼是黑洞星。它不是核聚變引起的向外壓力,而是由落入黑洞的物質(zhì)引起的,這顆類星的核心將是黑洞。愛丁頓極限在此時就不適用了,因為該極限假設(shè)大部分空間都是空的,可以讓粒子逃逸。但在早期的宇宙中,這顆準恒星是被物質(zhì)所包圍,只是密度比恒星本身的密度略低。任何在恒星風中發(fā)射的粒子都會被周圍物質(zhì)所彌補。隨著時間的推移,周圍的物質(zhì)會落入黑洞。到那時,黑洞將增長到至少一千個太陽質(zhì)量,也有可能達到數(shù)萬個太陽質(zhì)量。 隨著時間的推移,這些中等質(zhì)量的黑洞會積累更多物質(zhì),偶爾會相互發(fā)現(xiàn)并合并,最終成為我們今天在星系中心看到的超大質(zhì)量黑洞。不過,這一切并沒有證據(jù)支持。根據(jù)當前的物理學,“黑洞星”只是我們對超大質(zhì)量黑洞起源的一種猜測。我們甚至還沒有對第一代真正的恒星進行過確認的觀測,更不用說這些假設(shè)的類星了。 |
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