研究發(fā)現(xiàn)黑洞正通過吞噬數(shù)以千計的恒星以增加自身重量

雖然天文學家之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多黑洞撕裂恒星的例子，但很少發(fā)現(xiàn)如此大規(guī)模的。這種類型的恒星破壞可能會解釋中等大小的黑洞是如何由一個小得多的黑洞的快速膨脹形成。

天文學家已經(jīng)對兩種類型的黑洞進行了廣泛的研究。較小的黑洞被稱為“恒星質(zhì)量黑洞”，其重量通常為太陽質(zhì)量的5至30倍。在光譜的另一端則是超大質(zhì)量黑洞，它們可以重達數(shù)百萬甚至數(shù)十億太陽質(zhì)量，可以在大多數(shù)大星系的中心找到。近年來，還有證據(jù)表明存在一種介于兩者之間的黑洞，它被稱為“中等質(zhì)量”黑洞。

最近的研究使用了108個星系中心的密集星團的錢德拉數(shù)據(jù)，這為中型黑洞可能出現(xiàn)和擴張的地點和方式提供了證據(jù)。

領導這項研究的華盛頓州立大學普爾曼分校的Vivienne Baldassare指出：“當恒星像它們在這些極其密集的星團中那樣靠得如此之近時，這為中等質(zhì)量的黑洞提供了一個可行的滋生地。而且似乎星團越密集就越有可能包含一個成長中的黑洞。”

研究小組的理論工作意味著，如果一個星團中的恒星密度--擠在一定體積內(nèi)的數(shù)量--超過了一個閾值，那么位于星團中心的一個恒星質(zhì)量的黑洞將經(jīng)歷快速增長，它會把附近豐富的恒星拉進來、撕碎并吞噬。

在錢德拉新研究中的星團中，密度高于這個閾值的星團包含一個成長中的黑洞的可能性約是低于密度閾值的星團的兩倍。另外，密度閾值還取決于星團中恒星的運動速度。

“這是我們所看到的黑洞貪得無厭的最壯觀的例子之一，因為在黑洞的生長過程中可以消耗數(shù)千或數(shù)萬顆恒星，”來自耶路撒冷希伯來大學的共同作者Nicholas C. Stone說道，“一旦恒星的供應開始枯竭，失控的增長才開始放緩。”

科學家們認為星系中心的大質(zhì)量黑洞可能形成的其他方式包括巨大的氣體和塵埃云的坍縮，或是過大的恒星直接坍縮到一個中等大小的黑洞。這兩種想法都需要科學家認為只存在于大爆炸后的最初幾億年的條件。

錢德拉最新研究提出的過程可以發(fā)生在宇宙歷史的任何時候，這意味著中等質(zhì)量的黑洞可以在大爆炸后的幾十億年里形成并一直直到今天。

密集星團中黑洞的增長也可能解釋了激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)對一些質(zhì)量約為太陽50至100倍的黑洞的探測。據(jù)悉，大多數(shù)大質(zhì)量恒星坍縮的模型都沒有預測到這種黑洞。

“我們的工作并不能證明失控的黑洞生長發(fā)生在星團中。但通過額外的X射線觀測和額外的理論建模，我們可以做出更有力的證明，”來自加利福尼亞州帕洛阿爾托的斯坦福大學的合著者Adi Foord說道。