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星際家庭劇: 新數據顛覆以往的黑洞理論


黑洞會發射出高能粒子噴流。這可以掏空恆星形成所需的周邊星系物質,而終止行星形成過程。有些黑洞甚至可以吞噬恆星。

儘管如此,也不是所有黑洞都這麼具破壞力。在最新的論文中,科學家對一個黑洞的描述有點逆潮流。這個黑洞似乎格外有培養力,居然在它的宿主星系和數個其他星系幫恆星們開枝散葉,而其中一些更是過百萬光年以外。

科學家指,這也許不是一個特例。所謂黑洞純粹有破壞力,可能也有點名不符實。

去除黑洞只對周邊恆星帶來負面影響的固有觀念,其實,這是人類首次觀測到黑洞同時影響多於一個星系的恆星形成活動。

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他們發表到《天文與天體物理學報》的研究成果,是建基於美國國家航空暨太空總署錢卓拉X射線天文台所收集到的X射線圖像。該天文台曾探測到黑洞高能粒子噴流所釋出的射電波。

這些噴流是兩束從黑洞兩極附近射出的熱氣體,並會橫掃其星系鄰域。當氣體撞擊到四個周邊的星系時,恆星形成過程加速了——比質量相若的星系高出約二至五倍。

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參考另一組數據,科學家發現該黑洞的高能粒子噴流能伸延至過百萬光年。因此,他們可以追溯到離地球九十九億光年遠的星系的輻射。只有將這些數據與哈勃太空望遠鏡和錢卓拉X射線天文台的X射線圖像結合,他們才察覺到這個黑洞超乎尋常的影響。

羅馬太空天體物理暨宇宙物理研究所的研究員、研究的首席作者羅伯托·吉利告知,這個發現純屬偶然——研究團隊也不認為這有多麼出奇。這就不對了。

研究團隊希望以同樣仔細的方法,在其他遙遠的星系,找出同一現象的更多例子。

「或許黑洞有時可以帶來正面的影響。」吉利說。「我們不確定的原因是,我們還缺點數據。」

雖然我們還有不少懸而未決的疑問,但新發現表明,黑洞,也不一定是那麼單一的。

吉利解釋:「大質量黑洞也許是能抑制恆星形成的系統,否則我們會發現大量含有上兆太陽質量恆星的星系。實際上,我們見到的卻是寥寥可數。」

科學家仍不確定黑洞是如何形成的。它們的源頭、歷史和演化都是那麼模糊不清。然而,這些因素都會影響黑洞在其宿主星系內的行為、以及它對周邊事物的作用。吉利說,這讓他們難以就這些「龐然大物」下任何結論。

在我們知曉黑洞從何而來之前,輕易斷言它們只是「特大質量的怪異空洞」,其實有失公允。黑洞,終究也不一定是那麼黑暗的。

取決於不同的模型,太初黑洞的初始質量可以是10^-8公斤(所謂的普朗克質量)到幾千太陽質量。然而,質量低於10^11公斤的太初黑洞會因霍金輻射而不能存活至今,以至於這些黑洞在遠遠短於宇宙年齡的瞬間內完全消失。太初黑洞是非重子物質、也可能是暗物質的其中一種。它們亦是大質量星系中心特大質量黑洞和中等質量黑洞的好苗子。

太初黑洞屬於暈族大質量緻密天體。它們本身就是暗物質的合適人選:它們幾乎是無碰撞和穩定(若質量夠大)的、有著非相對論性速度、又在宇宙歷史中非常早期形成(一般在大爆炸後的一秒之內)。然而,不同的天體物理學和宇宙學觀測已經嚴格限制了它們的數量。因此,在合理的質量範圍之內,我們已經可以排除它們是暗物質重要一員的可能性。

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