「黑洞」的力量是湮滅還是創造?(組圖)


「黑洞」在宇宙中因具有湮滅一切的力量而聞名。其實黑洞也具有「創造的力量」。
「黑洞」在宇宙中因具有湮滅一切的力量而聞名。其實黑洞也具有「創造的力量」。(示意圖/圖片來源:Adobe Stock)

黑洞」在宇宙中因具有湮滅一切的力量而聞名,其實黑洞也具有「創造的力量」。科學家研究認為,黑洞給大爆炸後產生的雜亂物質帶去了秩序,是名副其實的宇宙秩序建築師。

一直以來,黑洞就被認為是破壞的代言人,被科學家歸於星系或恆星副產品之下。但是現在有科學家認為,黑洞的新身份具有「創造的力量」,在大爆炸不久之後就產生了。來自佩恩州的天體物理學家李悅新表示:「我們認為,黑洞在創造宇宙現今結構中扮演著本質性的作用。」

過去,科學家認為黑洞是宇宙中扭曲了的時空區域,但來自斯坦福大學科維理粒子天體物理學和宇宙學研究機構的研究人員,在超級計算機上對宇宙早期的情景進行了模擬,並描繪出了早期黑洞旖旎的景象,真實的展現了黑洞是如何扮演宇宙秩序建築師的角色的。

早期黑洞來自於類星體。類星體,即宇宙中第一批產生的恆星在宇宙大爆炸2億年後產生。類星體的質量大概有太陽的100倍,這些類星體燃燒十分激烈,僅僅在幾百萬年的時間裡就耗光了氫燃料。由於沒有足夠的氫燃料產生能量來和類星體內部自身的拉力相抗衡,於是這些類星體就開始坍塌,直到星體的質量被壓縮到一個無限的奇點上。

第一代黑洞和我們現今在星系中心觀測到的黑洞相比,顯得十分微小。第一代黑洞的增長十分緩慢,由於類星體激烈的燃燒吹走了附近的氣體,因此黑洞沒有可以吸入的物質。第一代黑洞在將近2億年裡的時間裡只增長了1%的體積。然而這些早期黑洞在控制恆星形成上卻起到了重要作用:物質在落入黑洞時產生的輻射能把周圍的氣團加熱到2760攝氏度。在這樣的溫度下,氣體很難凝聚合併。科維裡研究計畫領頭作者馬賽羅‧阿爾瓦瑞茲(Marcelo Alvarez)表示:「在這樣的氣體中,恆星很難形成。」

黑洞本身是看不見的,科學家可以通過觀測落入黑洞前被加熱的氣體來觀測黑洞。
黑洞本身是看不見的,但科學家可以通過觀測落入黑洞前被加熱的氣體來觀測黑洞。(示意圖/圖片來源:Adobe Stock)

科學家發現了一個大爆炸8400萬年後產生的黑洞,該黑洞的質量是太陽質量的十億倍,是迄今為止科學家發現的最早,距離最遠的黑洞。黑洞本身是看不見的,但科學家可以通過觀測落入黑洞前被加熱的氣體來觀測黑洞。一個研究小組稱在該黑洞周邊發現了一個巨大的,正在形成中的星系。這個發現給人們帶來了疑惑。宇宙大爆炸4000萬年後,宇宙中充滿了分散的星體,以及小型黑洞。然而,僅僅在5000萬年後,各星系中就嵌入了巨大的黑洞,變化為何會如此之快?

研究表明,早期黑洞被一圈看不見的高密度物質環封了內部,這些物質的質量比黑洞本身還要大上數十倍,甚至是數千倍。黑洞和高密度物質構成了原星系,原星系後來則發展出了我們今天知道的星系團。在原星系高頻率,激烈的塌縮中,包裹在內部的黑洞通過合併,或是吸入新物質經歷了急劇的增長。在8000萬年的時間裡,一顆太陽質量100倍大小的黑洞演化為了一顆太陽質量十億倍大小的黑洞,在密度更高一些的區域,這個增長可能更快。

電腦模擬顯示,在這個過程中,黑洞開始變得能和恆星友好相處。合併的原星系產生的衝擊波壓縮了大片的氣團,這樣大範圍的恆星誕生開始了,即便在曾經是黑洞輻射範圍內的區域,在極短的時間內,黑洞就完成了由光線終結者到能孕育新恆星的超質量星系的轉變。

或許,黑洞在宇宙中十分重要,能給大爆炸後產生的無形無序帶來秩序。



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