歐南天文臺:困住六星系的黑洞,十億個太陽,它是怎麼誕生的?

2021-01-12 騰訊網

歐洲南方天文臺（ESO）的VLT（甚大望遠鏡）發現一個宇宙大爆炸九億年後就形成的超大黑洞（QSO）SDSS J1030 + 0524，質量高達太陽的十億倍！在它布置的引力網中，有六個星系被黑洞強大的引力纏在了裡面！

照片顯示的黑洞周圍的天區

超大黑洞和它的引力網

歐南天文臺的科學家在獅子座和長蛇座之間的暗星座六分儀座附近發現了這個黑洞，距離地球大約129億光年（按宇宙誕生的時間計算，實際距離在300億光年不到點），由於早期觀測條件的局限性，科學家一開始並沒有注意到這個區域的複雜結構！

紅圈處就是這黑洞所在的位置

這個黑洞被六個星系包圍，彼此之間複雜的絲網狀聯繫，為中心黑洞提供大量的物質來源！論文的合著者，美國約翰霍普金斯大學的科林·諾曼（Colin Norman）稱這項發現為超大規模黑洞在大規模網狀結構中的大量暗物質暈圈中形成並生長的理論提供了支持。

黑洞周圍的絲網狀的氣體流規模大約是銀河系大小的300倍以上，義大利研究人員米尼奧利稱，這些物質順著這個絲狀流為黑洞提供大量的質量！

這些超大黑洞是怎麼誕生和成長的？

黑洞曾經是廣義相對論中預言的天體，大神史瓦西從愛因斯坦的引力場公式中推導出了黑洞的史瓦西度規，儘管推導過程比較複雜，不過黑洞也可以用簡單的牛頓經典力學來解釋並輔助理解史瓦西度規！

理論上所有的天體都有一個環繞速度和逃逸速度，這個速度和天體的質量和直徑有關，那麼當質量保持不變，直徑不斷縮小時，就會有一個天體的直徑環繞速度是光速，地球的這個直徑大約是18毫米，此時只有環繞速度達到光速時才不會被這個「小地球」的引力吸引！

而此時在這個「小地球」內部，即使物質運動達到光速的熱壓力也不能阻止坍縮，此時這個「小地球」就會無可避免的坍縮成黑洞，而這個光速環繞圈就是這個黑洞的事件視界直徑，之內連光都無法逃逸。

超大黑洞的誕生

根據黑洞誕生理論，有一種大於25~30倍以上質量的恆星，晚年會超新星爆發坍縮成黑洞，當然也有超大恆星不經過超新星爆發直接坍縮成黑洞，這種叫做恆星型黑洞，不過恆星型誕生後，它們只能通過吸積周圍的物質或者經過黑洞合併成更大的黑洞，但這些黑洞的質量很難超過太陽的20倍，即使在2019年11月中國科學家發現的70倍巨型恆星型黑洞屬實，這個數量級和十億倍太陽質量差距也太大了。

超大黑洞可能誕生自宇宙大爆炸初期，只有在此時才會出現高密度區域，這些區域會直接坍縮稱超級質量的黑洞，它們將成為未來即將誕生的星系核心！因此在每一個星系中心的巨大黑洞，都有可能來自宇宙大爆炸時期，比如M87星系中心65億倍太陽質量的黑洞，我們所在的銀河系中心黑洞質量為太陽的400萬倍！

這些星系未來的境地如何？會被這個黑洞吞噬嗎？

據《天文學與天體物理學》期刊上的論文介紹，這些星系分布在5.71Mpc範圍內（Mpc是百萬秒差距，約為326萬光年），即：1861萬光年內，大約是本星系群直徑的兩倍！它們的命運會怎樣呢？會被中心黑洞吞噬嗎？

其實銀河系的命運可以翻出來參考下，巨引源是一個距離銀河系大約1.5億光年的一個非常神秘區域，是拉尼亞凱亞超星系團中心的長蛇-半人馬座超星系團附近的引力異常處，也是周圍大約數萬個銀河系質量的引力中心！

紅色文字處為本星系群

但銀河系並不會被吞噬，因為由於宇宙膨脹，巨引源遠離銀河系的速度遠高於銀河系靠近的速度！不過這個（QSO）SDSS J1030 + 0524周圍由於範圍不大，也許它們的命運會被銀河系更倒黴一些！

延伸閱讀：VLT 歐洲南方天文臺甚大望遠鏡

這是歐洲南方天文臺設在智利的光學望遠鏡陣列，位於智利安託法加斯塔以南130千米的帕瑞納天文臺，由四臺口徑8.2米望遠鏡組成，組成的等效口徑相當於16米，四臺望遠鏡可以單獨觀測，也可以組成光學幹涉儀的方式進行高解析度觀測！

甚大望遠鏡始建於1986年，最後一臺主望遠鏡於2000年7月完成，歷時15年，，其餘輔助望遠鏡於2012年2月全部完工，總共耗資5億美元，它取得的成果是可以堪比哈勃望遠鏡的地面望遠鏡！

自適應光學雷射導星

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