第一代超大質量黑洞是什麼樣子?科學家說是太陽質量1000倍

2020-12-06 百家號
距離最遠的黑洞

約290億光年的距離,是迄今發現的最遠的類星體超大質量黑洞。它的光今天到達我們的眼睛僅是光譜的一部分,因為它是在大爆炸之後6億9000萬年形成的。現代天體物理學最大的難題是描述宇宙是如何從一個沒有行星、恆星或星系的混沌中形成今天我們所看到的豐富結構化、多樣化的宇宙。就我們所看到的,當宇宙只有幾億年的時候,我們發現了許多有趣的物體,充滿宇宙的恆星和星團;有十億顆恆星的星系照亮了宇宙;甚至宇宙在十億年前形成了具有非常大黑洞的類星體。但是宇宙是如何在這麼短的時間內製造出如此巨大的黑洞呢?經過幾十年的相互矛盾,科學家們終於知道原因。

最初宇宙

宇宙可能是什麼樣子,第一代恆星,其質量是幾百甚至一千個太陽質量,並且可能導致相應的黑洞形成,黑洞是最早的類星體所具有的質量。NASA表示在大爆炸後的50億到100億年,大量一代恆星開始形成。大質量氣體雲開始坍塌,但由於它們僅由氫和氦組成,它們很難將熱量散發出去,並耗散能量。因此,形成的星團需要比今天形成恆星的星團大得多,這對於形成什麼樣的恆星有影響。今天,我們通常形成質量大約是太陽質量的40%的恆星,而第一代恆星的平均質量大約是太陽質量的25倍。因為需要冷卻才能坍塌,它只是最大的團塊,這些團塊在形成之初就會形成恆星。平均「第一代恆星」的質量可能是太陽的10倍,許多特大一代恆星達到數百甚至1000個太陽質量。

恆星比列

上面顯示的每個恆星類的溫度範圍。今天絕大多數的恆星都是M級恆星,只有1個已知的O型或B級恆星在25個範圍內。我們的太陽是G級恆星。然而,在早期宇宙中,幾乎所有的恆星都是O類或B類恆星,其平均質量是今天的平均質量的25倍。這些恆星中的大部分將在超新星中結束生命,產出中子星或小質量黑洞。但是,在沒有任何重元素的情況下,恆星將在它們的核心達到如此高的溫度,光子,即光的單個粒子,可以變得如此有活力,它們將自發地開始從純能量中產生物質和反物質對。你也許聽說過愛因斯坦的E=mc2,這也許是它最強大的應用:一種純粹的能量形式,如光子,只要遵守控制自然的基本量子規則,就能產生大量的粒子。製造物質和反物質的最簡單方法就是讓光子產生電子/正電子對,如果溫度足夠高,它們就會自己產生。

產生的超新星事的過程

當產生足夠高的能量光子時,它們將產生電子,正電子對,導致壓降和破壞恆星的失控反應。超新星的峰值亮度比其他任何「正常」超新星大很多倍,在這些超大質量恆星中,就像在所有恆星中一樣,引力正將把所有物質拉向中心。但是光子,以及這些恆星核心中產生的所有輻射,將被恆星推回,並保持恆星向上,防止其崩潰。然而,當開始從這些光子產生電子正電子對時,就失去了一些輻射壓力。正在耗盡你的恆星抵抗重力崩潰的能力。雖然確實有一些很窄的質量範圍導致恆星完全毀滅自己,但是很大一部分的情況會導致整個恆星直接坍塌形成黑洞。

相關焦點

  • 第一個超大質量黑洞形成時是什麼樣子的?
    因此,這些重力形成和生長的團塊需要比今天形成恆星的團塊大得多,這對形成什麼樣的恆星有影響。而今天,我們形成的恆星質量大約是太陽質量的40%,第一批恆星的平均質量大約是太陽質量的25倍。因為你需要冷卻才能坍縮,只有在早期形成的最大,最大的團塊才會形成恆星。「第一顆恆星」的平均質量可能是太陽的10倍,許多單個恆星的質量可能達到太陽的數百倍甚至1000倍。
  • 數百萬倍太陽質量的超大質量黑洞是怎麼形成的?
    像不發光的黑洞,是從理論中誕生出來的天體,經過理論研究一個世紀的時間,才在今年被科學家們拍到了黑洞真實存在的照片。今年4月份公布的M87黑洞是室女座星系團中一個超大質量黑洞,距離地球5500萬光年,質量是太陽的60億倍,直徑高達360億公裡,是以冥王星為界的太陽系直徑3倍以上。
  • 科學家發現超大質量黑洞:約為太陽120億倍
    一個由科學家組成的國際科研組在一個遙遠類星體的中心發現一個超大質量黑洞(藝術家的構想圖顯示)。這個類星體是一個擁有強大能量的銀河輻射源,其能量輸出是太陽的1000萬億倍。據國外媒體報導,科學家發現一個超大質量黑洞。它比太陽大120億倍,光度是太陽光度的430萬億倍,是「遙遠宇宙最亮燈塔」的動力來源。這個非凡天體位於一個類星體的中心。它是一個擁有強大能量的銀河輻射源,其能量輸出是太陽的1000萬億倍。從1963年發現以來,類星體的性質就一直是個謎團。根據科學家的理論,物質被拖進遙遠星系中心的超大質量黑洞時升溫,繼而產生輻射。
  • 142倍太陽質量!科學家發現迄今質量最大的黑洞
    這是科學家首次探測到質量介於100個太陽到1000個太陽之間的「中等質量黑洞」,也是到目前為止科學家利用引力波探測到的質量最大的黑洞。科學家推測,這個黑洞由兩個較小的黑洞合併而成,而兩個參與合併的黑洞中質量較大的一個,其質量並不在此前理論允許的質量範圍內。這些發現將挑戰我們關於大質量恆星生命周期最後階段的理解,並加深我們對黑洞形成和演化的認識。
  • 1000億倍太陽質量的黑洞,會在周圍形成「暗物質環」?
    黑洞能有多大?目前科學家發現的黑洞,絕大多數都是太陽質量的數百萬倍至數十億倍的大小,已知最大的黑洞,大約是太陽質量的660億倍。然而這樣的黑洞就是極限嗎?一個全新的黑洞項目,希望可以找到1000億倍太陽質量的「超級黑洞」,這樣的超級黑洞,可以幫助科學家了解黑洞質量、體積是否存在上限,甚至可以幫助科學家了解宇宙中的暗物質。
  • 質量相當於太陽的142倍!科學家發現「最古老」黑洞
    由約1500名科學家組成的兩個聯合團隊在兩項研究中指出,GW190521由另外兩個黑洞合併而成,它的質量是太陽的142倍,是迄今發現的第一個「中等質量」黑洞。一顆垂死的恆星發生坍縮時會形成一個所謂的恆星級黑洞,其大小通常是3到10倍太陽質量。在包括銀河系在內的大多數星系的中心都發現了超大質量黑洞,其質量介於數百萬倍至數十億倍太陽質量之間。到目前為止,質量是太陽100到1000倍的黑洞從未被發現。
  • 質量相當於太陽的142倍 科學家發現「最古老」黑洞
    由約1500名科學家組成的兩個聯合團隊在兩項研究中指出,GW190521由另外兩個黑洞合併而成,它的質量是太陽的142倍,是迄今發現的第一個「中等質量」黑洞。一顆垂死的恆星發生坍縮時會形成一個所謂的恆星級黑洞,其大小通常是3到10倍太陽質量。在包括銀河系在內的大多數星系的中心都發現了超大質量黑洞,其質量介於數百萬倍至數十億倍太陽質量之間。到目前為止,質量是太陽100到1000倍的黑洞從未被發現。
  • 質量相當於太陽的142倍 科學家發現「最古老」黑洞
    卡察內瓦斯說:「這是一個全新的世界。」一顆垂死的恆星發生坍縮時會形成一個所謂的恆星級黑洞,其大小通常是3到10倍太陽質量。在包括銀河系在內的大多數星系的中心都發現了超大質量黑洞,其質量介於數百萬倍至數十億倍太陽質量之間。
  • 16億倍太陽質量,距離130億光年,科學家發現最遙遠超大質量黑洞
    大多數星系中心都有一個超大質量黑洞,質量從百萬至數十億倍太陽質量不等。但也有少數星系的核心光度異常高,以至於科學家通過望遠鏡的各種波段都能觀測到,故被稱為活躍星系核(ANG)。而其中能量最強大、極度明亮的活躍星系核又被稱為「類星體(quasar)」。
  • 16億倍太陽質量,距離130億光年,科學家發現最遙遠超大質量黑洞!
    大多數星系中心都有一個超大質量黑洞,質量從百萬至數十億倍太陽質量不等。但也有少數星系的核心光度異常高,以至於科學家通過望遠鏡的各種波段都能觀測到,故被稱為活躍星系核(ANG)。而其中能量最強大、極度明亮的活躍星系核又被稱為「類星體(quasar)」。
  • 銀河系中心存在超大質量黑洞,那麼太陽繞著黑洞轉?
    如果太陽變成一顆黑洞,那麼它的視界半徑就只有3公裡。當中子星的質量超過奧本海默極限(大約三倍太陽質量)後,也會坍縮成為黑洞。 經過多年的觀測,科學家們找到了黑洞存在的證據,並發現銀河系中心存在一個超大質量的黑洞,這個黑洞的質量是太陽質量的
  • 它是最重的超大質量黑洞,其質量約為太陽的660億倍,那它在哪?
    如果黑洞能使我們感到恐懼的話,那面對超大質量的黑洞又該怎麼辦呢?其實這也不必擔心,因為我們處於一個安全的距離上。試問,哪種類型的超大質量黑洞會變得更重?以及我們去哪兒尋找它們?宇宙中重量級物體黑洞是一個非同尋常的時空(物體),並具有難以置信的、強大的引力效應。它的引力是如此強大,即使是光,也逃不掉它的束縛。
  • 中等質量黑洞被發現,是太陽質量的142倍
    據美國雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)網站2日報導,該天文臺與位於義大利的「室女座」(Virgo)引力波天文臺攜手,探測到了一個142倍太陽質量的黑洞,這是科學家首次探測到此類「中等質量」黑洞,也是目前藉助引力波探測到的質量最大的黑洞。
  • 中等質量黑洞被發現,是太陽質量的142倍
    據美國雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)網站2日報導,該天文臺與位於義大利的「室女座」(Virgo)引力波天文臺攜手,探測到了一個142倍太陽質量的黑洞,這是科學家首次探測到此類「中等質量」黑洞,也是目前藉助引力波探測到的質量最大的黑洞。
  • 離地球最近黑洞,僅1000光年,質量為太陽4倍、其恆星肉眼可見!
    黑洞,是宇宙中最神秘、最深不可測的天體。通常而言,每個星系除了中心擁有一個「星系引擎」的超大質量黑洞外,估計還會有數百萬個恆星級黑洞。但是黑洞本身連光線都能吸收,加上引力小、非常安靜,所以很難被科學家們發現。不過難以發現,並不代表它們不存在。
  • 如果地球附近出黑洞或超大質量黑洞會是什麼樣?
    據天文學家觀測,宇宙中最危險的天體之一,與地球之間的距離大約有104億光年,它就是超大質量的TON 618黑洞。一顆非常遙遠而明亮的類星體,位於獵犬星座附近。這顆類星體是迄今為止,人類已知的最大的黑洞。科學家估計,它的質量相當於660億個太陽的質量。打破了此前OJ287黑洞的180億倍太陽質量的記錄。可想而知人類在宇宙中是多麼的渺小。
  • 科學家發現有史以來最遙遠超大質量黑洞
    2017年12月7日消息,美國卡耐基科學研究所科學家發現有史以來最遙遠的超大質量黑洞,該黑洞質量是太陽質量的8億倍。這與現今宇宙中發現的黑洞有著很大不同,此前發現的黑洞質量很少能超過幾十倍的太陽質量。麻省理工學院的物理學教授Robert Simcoe表示: 「這是一個超大質量黑洞,但是宇宙是如此的年輕,以至於這個東西不應該存在,宇宙還不足以製造一個如此巨大的黑洞,這是非常令人費解的。」NASA表示,科學家們正在猜測,一定有特殊的條件允許黑洞快速增大,但究竟是什麼仍然是一個謎。
  • 天文學家發現:超大質量微型黑洞
    作者|Brid-Aine Parnell天文學家在3.4億光年外的一個矮星系內發現了一個微乎其微但具有超大質量的黑洞。這個微型黑洞是已知處在一星系中心的最小黑洞,而質量卻是太陽的50,000倍。黑洞按形成方式可分為兩種——一種是恆星質量黑洞,由大型恆星死亡並坍塌而形成;還有一種就是超大質量黑洞,與其寄主星系共同演化(黑洞處於該寄主星系中心)。後一種黑洞的質量往往是太陽的100,000倍以上。但這是人們首次在矮星系中發現這樣一個微型「熔爐」,而且其質量只有以上數字的一半。
  • LIGO探測到兩大黑洞碰撞:形成「不可能質量」黑洞,是太陽142倍
    當它們相撞時,它們形成了一個質量是太陽142倍的黑洞。丟失的9個太陽的物質在碰撞中轉化為能量,使宇宙劇烈震動,LIGO和Virgo都能探測到。這就是科學家們發現85倍太陽質量的黑洞和142倍太陽質量的黑洞能存在的原因。Virgo合作小組成員尼爾森·克裡斯坦森在一份聲明中說:「這個(信號)看起來不像我們通常探測到的啾啾聲。」「它更像是『砰』的一聲。」
  • LIGO探測到兩大黑洞碰撞:形成「不可能質量」黑洞,是太陽142倍
    這就是科學家們發現85倍太陽質量的黑洞和142倍太陽質量的黑洞能存在的原因。Virgo合作小組成員尼爾森·克裡斯坦森在一份聲明中說:「這個(信號)看起來不像我們通常探測到的啾啾聲。」「它更像是『砰』的一聲。」在比以前探測到的任何引力波運行更長的時間之後,「砰聲」只在大約十分之一秒的時間內震動了我們所在的空間區域。