【星闻星事系列22】黑洞并合打破形成禁区

发布者:江苏省天文学会文章来源:江苏省天文学会发布时间:2019-12-04浏览次数:18

在超大质量黑洞周围的吸积盘里,小黑洞间可以互相并合长大,从而打破黑洞禁区。

[图片说明]:超大质量黑洞周围吸积盘的模拟。版权:Scott C. Noble。


自激光干涉引力波天文台首次探测到双黑洞并合产生的引力波以来,已探测到了至少10个双黑洞旋进从而并合的事件。但仍然有一个悬而未决的谜题:为什么这些黑洞的质量这么大?其中一些黑洞的质量远超由恒星爆炸死亡所能形成黑洞的上限,位于黑洞形成的禁区内。

现在,有科学家提出了一种新的可能性。在围绕星系中心超大质量黑洞的吸积盘中,小黑洞会在相近的轨道上聚集,由此它们会发生多次并合,生长成更大的黑洞。

2017年7月29日,引力波探测器探测到了迄今质量最大的黑洞并合事件,被称为GW170729。在发生并合的两个黑洞中,有一个的质量超过了太阳的50倍以上。由恒星死亡坍缩而形成的黑洞不会具有如此大的质量,因此天文学家认为势必存在其他的形成机制。也许,这个黑洞本身就是小黑洞不断并合的产物。

如果一个黑洞想要吞并许多其他黑洞,就需要处于一个非常密集的环境中。例如,在一个相对较小的范围内聚集了大量恒星的球状星团,其中有些恒星会演化形成黑洞。在那里,一个黑洞可能会多次与其他黑洞相遇进而发生并合。

此外,另一个能让黑洞发生多次并合的地方就在超大质量黑洞周围的吸积盘里,它可以把盘内较小的黑洞推入相近的轨道。就像在球状星团中那样,这些小黑洞最终会发生多次的并合从而长大。

对吸积盘中小黑洞运动的模拟显示,类似于在引力波事件GW170729中所见的,在一系列并合之后,能形成质量超过太阳50倍以上的黑洞。

围绕超大质量黑洞转动的黑洞并合事件可能会具有不同于其他并合情形的旋转特性。当引力波探测器探测到更多的黑洞并合事件时,这一特性就能用来判断这些禁区中的大质量黑洞是否真的是通过小黑洞并合而成的。

截止目前,已证认了10个黑洞并合事件,但是还有更多疑似黑洞并合的引力波候选事件,对它们的证认仍在进行中。


原文链接:http://www.astronomy.com/news/2019/11/huge-black-holes-might-have-cannibalistic-baby-black-holes-around-them
原文作者: Erika K. Carlson
编译:程小桐
校审:谢懿