巨型黑洞的产生原理

2020-06-27 文化 85阅读

已经知道三种这样的过程。第一种是已在第15章提到过的早期宇宙中团块的凝缩;
第二种是由于作为黑洞特征性质之一的质量不可逆增长的趋向(对现在的情况,微型黑
洞的量子蒸发当然完全可以忽略),条件是周围环境的物质足够丰富,因而一个由超新
星产生的初始质量为10M的“恒星级种子”能够长成巨型黑洞;第三种则是由恒星团的
引力坍缩而直接形成。
除了可能的原初起源之外,巨型黑洞的形成需要大量的以恒星或星际气体形式存在
的物质,还需要这些物质被限制在一个足够小的区域内,因而其演化过程是由引力支配
的。宇宙中物质在星系里的集中程度远胜于星系际空间(至少能发光物质是如此),而
星系内物质最集中的部分是其核心。假若有巨型黑洞,则星系核心是首先应该搜寻的去
处,且从我们的银河系开始吧。
银河系是一个直径10万光年,厚300光年的盘,正好与密纹唱片直径和厚度的比例
一样。银河系中心是一个大的隆起区,即所谓核球,盘和核球都被包在被称为曼的稀薄
得多的恒星球中。
银河系里大约有1000亿颗恒星,大部分是在盘里。太阳的位置比较靠外,距离银河
系中心约3万光年。盘里除恒星外还有气体和尘埃。盘中物质的分布很不均匀,在旋臂
里比在别处密集得多,正是这些旋臂给出银河系的特征形状。
盘在不断地经受着动力学和化学的转变。旋臂在转动和变形,臂中巨大的氢分子云
里诞生出恒星;较大质量的恒星迅速地演化成为超新星爆发,并把复杂的化学元素散布
到周围空间,这些元素又被吸收到新一代恒星之中。与之相反,晕是寂静的,保持着星
系的原始风貌。晕中的气体已消散殆尽,只有可能是150亿年前与星系一同形成的老迈
恒星。所有的大质量恒星早已爆发,留下中子星,也许还有黑洞。中等质量的恒星已经
离开了主序阶段,其中一些已经变成白矮星;另外的正在经历着大动荡,那就是脉动的
红巨星,光度很大而又在起伏变化。最后,晕中还有许多低质量星,它们很节俭地使用
着自己的氢燃料,还将存活很长的时间。
曼的最重要特征不是居住其中的恒星的性质,而是恒星作为球状星团而聚集在一起
的方式。

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