天文學家已解開與黑洞形成有關的最大謎題

提到宇宙中最大的物品，超大質量黑洞敢認第二沒別的敢認第一。它的質量相當於170億太陽的質量，但它的尺寸卻只有我們的太陽系這麼大。真是令人難以置信。

與超大質量黑洞有關的最大一個謎題是，它們為什麼會這麼大？

多年來，天文學家們一直在對兩種方案爭論不休：要麼超大質量黑洞一開始就非常大，要麼超大質量黑洞一開始很小但它們後來開始以難以預測的速度擴張，該速度將打破我們目前對物理定律的理解。現在，感謝NASA哈勃望遠鏡提供的新線索，我們也許找到了最終的答案。

天文學家們找到了質量為太陽質量十萬倍的黑洞候選者，這些巨大的物體將開啟黑洞變成超大質量黑洞的過程。

義大利比薩高等師範學校的Andrea Ferrara是研究團隊的一份子，她表示：「人們一直在爭論黑洞採取的是哪個形成方案。我們的工作表明我們可以結束這樣的爭論，即黑洞其實一開始就很大並以正常的速度擴張，而不是一開始很小但以極快的速度擴張。」

讓人們對黑洞開始很大後來變得更大這一假設難以達成一致的原因，在於物理學家們很難找到可以形成超大質量黑洞的種子候選者，避開黑洞剛開始很小後來變大這一理論中出現的不可能的增長速度問題。

比較合理的說法是質量相當於100個太陽的小型黑洞相互融合形成超大質量黑洞候選者，這些黑洞候選者從它們的周圍吸收氣體之後將變得越來越大。一旦它們到達特定規模，它們的內部將發生塌陷，開始形成更大的黑洞。

但沒有人能夠解釋在我們宇宙的第一個超大質量黑洞形成的過程中，這些小型黑洞如何融合并及時(在大爆炸後不到十億年的時間裡)快速增長至數十億個太陽的質量。

於是，科學家們開始提出其它的可能性，如果超大質量黑洞直接由氣體雲(這樣形成的黑洞一開始就很大並且會變得更大)形成會怎樣呢？

為了測試這一假設，Ferrara及其同事利用哈勃、錢德拉和斯皮策太空望遠鏡搜尋黑洞候選者。

他們找到了兩個黑洞種子，這兩個物體的質量是太陽質量的10萬倍，直接由大量氣體擠壓形成。

計算機模型顯示如果一個超大質量黑洞真的由這些氣體雲形成，那麼它將快速跳過早期的生長過程，這也能解釋這些宇宙巨獸如何能夠在大爆炸過後僅僅十億年的時間內達到如此不可思議的質量。

義大利國家天體物理研究所的Andrea Grazian說：「黑洞種子很難尋找，確定它們的檢測也是一件非常困難的事。不過，我們認為我們的研究已經發現了到目前為止最佳的兩個候選者。」

在沒有更多黑洞候選者進行研究和尋找線索的情況下，確認這些氣體雲是超大質量黑洞的前身為時過早。該團隊計劃在X射線和紅外線波長中進行後續觀察，確定這兩個黑洞候選者是否具備更多人們期望中的黑洞種子特性。比薩高等師範學校的Fabio Pacucci表示：「如果我們的發現能夠被證實，那麼它將可以解釋這些怪獸黑洞的誕生。」

該研究將被發表在《皇家天文學會月報》上，點這裡免費閱讀。

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