来源:参考消息网
据美国趣味科学网站4月30日报道,你以为地球上的交通高峰期很糟糕。新的研究表明,一些“宇宙十字路口交通信号灯失灵”,导致黑洞碰撞几乎不可避免。
在所有巨大星系的中心都有被称为超大质量黑洞的宇宙怪物,这些巨大的空洞绕着星系中的一切打转。这种打转行为影响着一些东西,比如巨大星系所享用的物质盘、恒星及其系统——甚至是其他体积更小的恒星质量黑洞。
这种围绕超大质量黑洞的行为似乎也会造成宇宙“交通堵塞”,而这些堵塞实际上可能是减缓恒星质量黑洞轨道不可或缺的一部分。而且,受影响的黑洞不再快速穿梭,而是被迫碰撞、合并,产生一个更大的子黑洞。
然后,由于造成交通堵塞的超大质量黑洞——其质量可以达到太阳的数百万倍(甚至数十亿倍)——的巨大引力影响,这个过程会重复。这会导致更多的黑洞碰撞,随着时间推移,产生越来越大的恒星质量黑洞,质量在三个到几百个太阳质量之间。
拉远了看,所有这些都意味着超大质量黑洞周围的环境非常适合促进其他黑洞生长。
一些超大质量黑洞周围有一个被称为吸积盘的气体和尘埃盘,正是这个盘逐渐滋养着黑洞。超大质量黑洞的引力在这些吸积盘上产生强大的潮汐力,使它们发出明亮的光芒,从而形成一个名为“活动星系核”的区域。
这一新的交通堵塞发现得益于以莫纳什大学科学家为首的一个研究团队,他们研究了吸积盘中的动力学以及嵌在其中的黑洞。
当恒星质量黑洞位于这些吸积盘中时,它们与周围气体的相互作用会导致它们穿过吸积盘。该团队的理论是,这会导致恒星质量黑洞聚集在他们所称的“移动陷阱”区域。这会使得两个恒星质量黑洞由于交通堵塞而在这些区域相遇、碰撞和合并的可能性比在周围星系中的任何其他地方都大。
研究小组负责人、莫纳什大学物理学和天文学学院研究员叶夫根尼·格里申将交通堵塞的类比更进一步,事实上,他将超大质量黑洞周围恒星质量黑洞的移动陷阱比作地球上交通信号灯失灵的繁忙十字路口。
格里申说:“我们研究了这些繁忙十字路口的数量和位置。热效应在这个过程中起着至关重要的作用,影响着移动陷阱的位置和稳定性。一个结果是,我们没有看到在高亮度的活动星系中出现移动陷阱。”
该团队的研究结果不仅对我们理解恒星质量黑洞之间的合并过程具有重要意义,而且由于这些合并会在时空中产生一种被称为引力波的微小涟漪,这些发现也有助于推动引力波天文学的发展。
格里申总结说:“我们对这些结果感到兴奋,我们现在离发现黑洞在星系核中合并的位置和方式又近了一步。引力波天文学和活跃星系核研究的未来非常有希望。”
“尽管有这些重大发现,关于黑洞及其周围环境的物理学仍有很多未知。”
该团队的研究报告发表在《皇家天文学会月刊》上。