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  科学家发现一颗能吞进3亿个太阳的巨型黑洞           
科学家发现一颗能吞进3亿个太阳的巨型黑洞
作者:佚名 文章来源:不详 更新时间:2007-9-24 19:56:20

据最新一期《科学》杂志报道,美国天文学家通过对“钱德拉”X射线观测望远镜提供的最新数据研究发现,宇宙黑洞在宇宙初期即在宇宙大爆炸后不久,就聚合了大量的物质,迅速“出生”了,科学家称这个速度“快得令人难以致信”。他们发现的这个巨大黑洞,大小相当于整个太阳系,吞进的星体质量相当于3亿个太阳,引起的气体喷发是迄今为止科学家在宇宙中发现的最大的。







近期,美国航天局利用太空轨道上的“钱德拉”X射线天文望远镜,发现了一颗名为“SDSSpJ306”的巨大黑洞,它位于距离我们地球26亿光年的MS0735星团。

这个黑洞非常巨大,以致它的引力作用范围大小与银河系相当。在这个黑洞吞噬星团的同时,还将一些热气体以射流形式喷还给宇宙,形成了两个巨大洞穴,每个洞穴的直径大约为65万光年,是我们银河系的两倍。

黑洞再次喷发出来的气体质量,相当于1万亿个太阳质量,这种喷射已经持续了1亿年之久。科学家还是首次发现这样巨大的喷射,它们大得如此出人意料,以致天文学家布赖恩·麦克纳马拉坦率承认,“当时我惊讶得从椅子上跳了起来”。

科学家通过两项不同的研究证实,这个黑洞在宇宙大爆炸后约10亿年就已形成。天文学家们对超级黑洞出现在如此年轻的宇宙中感到不可思议,因为天文学界原本认为超级黑洞是在宇宙演化的漫长岁月中通过吸收周围物质而逐渐变大的,但这个研究结果令他们无法做出解释———为什么这个超级黑洞在大爆炸后如此短时间内就已形成?

“钱德拉”天文望远镜是观测神秘黑洞的最佳工具。

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,曾经一度控制宇宙,吸入宇宙尘埃、星体并发射出大量穿越太空至今已运行若干亿年的X射线。

黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,当一颗质量相当大的星体核能耗尽后,没有辐射压力去抵抗重力,平衡态不再存在时,这个星体将全面塌缩,成为中子星。若其质量仍大于3个太阳质量时,那么连中子的气体压力也不能平衡重力,星体将继续塌缩至它的重力半径范围之内。

这时,引力之大足以使一切粒子,包括光子,都被引回星体本身,不能外逸,就形成了引力极强的黑洞。黑洞可以吞噬附近的一切物质,它先将物质吸引到附近围绕它们高速旋转;随着转速的加快,物质变为炙热的等离子体,并逐渐靠近黑洞旋转中心;当它们最终接近黑洞时,就会被吞噬。

通常,黑洞是无法被发现的,但是也有例外:如果在它附近有气团,则会产生飞向黑洞的气流,于是气流也暴露了黑洞的位置。众所周知,在压缩时气体物质会被加热到几百万度,同时产生强烈的X射线辐射。X射线辐射无疑很强烈,但是星系离开地球太遥远,地面观测系统的灵敏度对于记录这样的天体实在太低,因此需要向太空发射X射线的自动观测望远镜。

美国宇航局原先一直在利用“哈勃”太空望远镜,可是“哈勃”已经完成了自己的使命,为了接替“哈勃”美国又向太空发射一系列太空望远镜,如著名的“钱德拉”X射线观测望远镜。美国宾夕法尼亚大学的天文学家尼耶尔·布兰德博士指出,“辐射X射线的黑洞数量简直令人惊讶,利用‘钱德拉’我们可以观测到比原先利用‘哈勃’时多10倍的黑洞,它们是强烈的X射线源。”

宇宙诞生10亿年后,巨大黑洞就已完全成熟。

在去年,钱德拉X射线望远镜发现了一颗来自120多亿光年外的巨大黑洞的X射线,并将其命名为“SDSSpJ306”。

近期,天文学家通过对这些X射线和其所在星系的重力影响一起进行检测,推测它“出生”于127亿年前———而宇宙大爆炸发生在137亿年前。

哈佛大学史密斯索尼安天体物理中心专家丹尼尔·施瓦兹在分析了研究数据后说:“两项研究的结论都证明,特大质量黑洞产生X射线的方式从本质上仍然与宇宙早期相同,这就说明,一个庞大星系的最主要黑洞是在宇宙大爆炸不久之后就形成了。”

黑洞一般被旋转的热气体圆盘所包围,这些热气体在以螺旋运动逐渐被黑洞吸收时会发出大量的电磁辐射。黑洞附近发光的氢原子谱线宽度与旋转速度有关。旋转速度越快,氢原子发出的谱线越宽,说明黑洞的质量越大。

通过对氢原子谱线研究发现,“SDSSpJ306”黑洞有10亿个太阳重,所产生的能量更是太阳的20万亿倍。饱有能量的巨大黑洞居然在宇宙大爆炸后近10亿年间就形成了,这令所有的天文学家感到惊讶。因为之前的理论认为,超级黑洞的扩张需要经过漫长吸收过程。

“这次对非常遥远而巨大的SDSSpJ306黑洞的独特观察使我们对超巨型黑洞的形成和宇宙的演变有了从未有过的了解,”英国达勒姆大学的克里斯蒂娜·多恩说,“这项发现将对黑洞的研究工作提出新的挑战。”

黑洞很可能与星系同时演化,谁也不会单独主导宇宙星体诞生。

在此次观测中,天文学家们还在处于星系中心的“SDSSpJ306”黑洞的周围发现了许多新生星体,而且更多的星体正在形成之中。该发现给新出现的星系形成演化理论提供了重要的直接证据,即黑洞与星系同时演化,两者谁也不会单独主导早期宇宙中星体的快速诞生。

此前,许多流行的观点认为黑洞先形成,然后星系围绕黑洞形成,或者是星系和星体先形成,然后是中心超巨型黑洞的演化产生。

施瓦兹领导的研究小组认为,黑洞正在产生巨大的能量可能在小星系合并为大星系的过程中起到了重要作用。这两个过程互为共生:当气体朝刚形成的星系中心移 动时,成为黑洞食物的气体云同时也供给新星体形成所需的燃料。

欧洲航天局使用XMM牛顿X射线天文望远镜,目前也在对一个同样重量和距离的黑洞进行研究,这个黑洞被编号为“SDSSp J1030”,距地球约128亿光年。

据介绍,科学家目前已得到越来越多的证据,证明黑洞形成在宇宙早期,而且已经找到为数不少的这样的黑洞。科学家目前正在寻求如何测量他们发现的这些黑洞的具体“年龄”以及改进测量法的稳固性,以便对它们具体的大小做出精确的判断。

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