新的研究发现超大质量黑洞可以由暗物质形成

黑洞扭曲的世界

围绕黑洞旋转的气体盘。来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/杰里米·施尼特曼

一项新的理论研究提出了一种由暗物质产生超大质量黑洞的新机制。这一国际研究小组发现,超大质量黑洞可能直接由星系中心高密度区域的暗物质形成,而不是传统意义上的“正常”物质形成。这一结果对早期宇宙的宇宙学有重要意义,并发表在《科学》杂志上英国皇家天文学会月报

超大质量黑洞最初是如何形成的,是当今星系演化研究中最大的问题之一。超大质量黑洞早在8亿年后就被观测到大爆炸它们为何能生长得如此之快,至今仍不得而知。

标准的形成模型包括正常的重子物质——构成恒星、行星和所有可见物体的原子和元素——在重力作用下坍缩形成黑洞,然后随着时间的推移而增长。然而,这项新研究调查了由暗物质构成、被稀释的暗物质晕包围的稳定星系核的潜在存在,发现这些结构的中心可能会变得非常集中,一旦达到临界阈值,它们也可能坍缩成超大质量黑洞。

暗物质晕中的星系

艺术家的印象,螺旋星系嵌入了一个更大的不可见的暗物质分布,被称为暗物质光晕(蓝色)。对暗物质晕形成的研究表明,每个晕可能都隐藏着一个非常致密的暗物质核,这可能会模仿中央黑洞的效果,或者最终坍塌形成一个。资料来源:ESO / L. Calçada

根据该模型,这种情况发生的速度可能比其他提出的形成机制要快得多,并且可能会让早期宇宙中的超大质量黑洞在它们居住的星系之前形成,这与目前的认识相反。

卡洛斯·r·琼斯所研究员de La Plata和ICRANet领导调查评论说:“这个新形成的场景可能会提供一种自然的解释超大质量黑洞在宇宙早期形成,不需要事先恒星形成或需要调用种子黑洞吸积率与不切实际的。”

新模型的另一个有趣的结果是,坍缩成a的临界质量黑洞对于更小的暗物质晕,例如那些围绕着矮星系的晕,可能是无法触及的。作者认为,这可能会让较小的矮星系拥有一个中心的暗物质核,而不是预期中的黑洞。这样的暗物质核仍然可以模拟传统中央黑洞的引力特征,而暗物质的外晕也可以解释观测到的星系旋转曲线。

卡洛斯补充说:“这个模型显示了暗物质晕如何在其中心聚集密集的物质,这可能在帮助理解超大质量黑洞的形成方面发挥关键作用。”

“在这里,我们首次证明了这种核晕暗物质分布确实可以在宇宙框架中形成,并且在宇宙的一生中保持稳定。”

作者希望,进一步的研究将进一步揭示我们宇宙早期超大质量黑洞的形成过程,以及研究非活动星系的中心,包括我们自己的星系银河系,可能是这些致密暗物质核的宿主。

参考:《论宇宙学框架下费米子暗物质晕的形成和稳定性》作者:Carlos R Argüelles, Manuel I Díaz, Andreas Krut和Rafael Yunis, 2020年12月31日,英国皇家天文学会月报
DOI: 10.1093 / mnras / staa3986

4评论关于“新研究发现超大质量黑洞可以由暗物质形成”

  1. 不,它们是由非常大的恒星形成的,我想人们有时会忘记宇宙有多大。如果它先在这里,那么你的大脑就不会让你想象一颗那么大的恒星,仅此而已。

  2. 想想像星系那么大的恒星你就可以想象它们在早期到处都是。恒星越大,它的组成成分就越多。正如我们所知,随着时间的推移,宇宙似乎在不断地分解。所以试着想象一下,当宇宙充满了气体和寒冷的时候。我们从那里开始,然后倒数。

  3. 我还认为它很冷,因为太多的热量不会让气体坍缩成恒星,只会是气体。然后你不需要重力。

  4. 你看,我认为这就是一切开始的方式最初宇宙是寒冷的,充满了雪状的气体随着雪气体的聚集,它给了自己质量如果它是热的,它不会。一旦这些气体球达到巨大的尺寸核心就会开始升温并融化。随着越来越多的雪聚集在这些球的表面核会变得越来越热,直到核的压力非常大,聚变开始,这个过程一直没有停止,因为这是我喜欢的理论。

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