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“宇宙灯塔”类星体是如何形成的?

罗辑  发表于  2015-06-13 20:54  热度
【导读】类星体就像一台强大的宇宙发电机,它比银河系还要亮上1000倍,被誉为“宇宙灯塔”。天体物理学家谷口副教授认为形成类星体有两个必要条件:一个是“要形成具有10亿倍太阳质量的超大质量黑洞”,另一个是“要有形成吸积盘的大量物质来源”。

 
宇宙中最大且最亮的类星体,就像一台强大的“宇宙发电机”,其释放能量之巨大令人咂舌。这个宇宙发电机可不是空穴来风,它的亮度是太阳的万亿倍,比银河系还要亮上1000倍,因此类星体也被称为“宇宙灯塔”。
 
那么“宇宙灯塔”类星体这类特殊的神秘的天体是怎样形成的呢?天体物理学家谷口副教授认为形成类星体有两个必要条件:一个是“要形成具有10亿倍太阳质量的超大质量黑洞”,另一个是“要有形成吸积盘的大量物质来源”。
 
我们先来看第一个条件,10亿倍太阳质量的黑洞,会不会是一个星系中无数较大质量恒星在死亡后坍缩成黑洞,之后逐渐聚拢起来形成的呢?
 
宇宙中的普通黑洞,质量大约是太阳质量的几倍到10倍。这些普通黑洞的质量同一颗恒星差不多,因而被称为“恒星级黑洞”。一颗质量为太阳质量25倍以上的恒星,在其临终之际将发生大爆炸(超新星爆发),恒星的外壳将被炸散、吹开并最终散逸在宇宙空间,只在其中心残留下一个密度非常大的核心。这个核心,就是一个恒星级黑洞。类星体黑洞的质量要比这种恒星级黑洞至少大1亿倍,单纯由大量的恒星级黑洞聚集在一处并合成一个类星体黑洞,看起来是天方夜谭。


 
于是,另有科学家研究认为,星系之间的碰撞是形成类星体的关键。这种观点于1988年为美国加利福尼亚理工学院(california  Institute  of  Technology)的桑达斯博士所提出。桑达斯博士提出了能够满足上述两个条件的合理假说:“二星系并合说”,即由两个星系并合而形成类星体。这一假说自提出之后受到人们的广泛关注。
 
“二星系并合说”认为,两个各自在其中心都有一个质量为太阳质量100万倍以上的黑洞且包含有足够多物质的星系,当发生碰撞时,星系内的物质被搅和而一阵大乱。此时,在某些密度非常高的区域便会出现“星爆现象”(star burst),有大量恒星形成。在发生星爆的区域里的某颗大质量恒星会源源不断地吸入其周围的恒星,越来越大,最后变成具有太阳几百倍质量的超大质量的恒星,它被称为“爆发式并合体”。超大质量恒星在其终结时发生超新星爆发以后,其中心就会留下一个质量约为太阳质量100倍的黑洞,也就是比前述恒星级的普通黑洞的质量大一个数量级的“中等质量黑洞”。中等质量黑洞的数量巨大,它们向新星系的中心坠落,在那里聚集融合,变成新星系中心的一个黑洞。两个星系并合以后,大量的物质流入新星系的中心,使中心的黑洞变得越来越大。最后,终于形成了一个类星体级的超大黑洞。而在两星系合并的中心,由于有足够的物质被卷入,所以类星体喷流的出现也就水到渠成。


 
值得一提的是,根据计算,从两个星系碰撞到最后形成一个类星体,需要大约10亿年的时间。
来源于 嗅未来整理
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