解开宇宙超大质量黑洞形成机制之谜(组图)

2010-08-27 09:10

气体云盘的演化，从形成倒塌缩

两个等质量星系相撞并形成一个超大质量气体云，最终塌缩形成黑洞的过程

据国外媒体报道，通过对宇宙早期大质量星系碰撞模型的研究，天文学家日前解开了宇宙形成初期超大质量黑洞的形成之谜。

“这项工作首次演示了一团超大质量尘埃云如何塌缩聚集成为超大质量黑洞的过程，”物理学家鲁奇奥·梅耶(Lucio Mayar)说。他来自瑞士理论物理学院，是这项研究的首席科学家。该项发表已经发表于8月26日的《自然》杂志。 “在其他类似的模拟中，人们都仅仅假设了一个星系的情形，但是我们知道在宇宙的早期阶段，星系碰撞是非常频繁的。”

超大质量黑洞可以具有数亿倍太阳质量，几乎存在于每个星系的中心，梅耶说。在这项研究的数学模拟中，当两个原始星系发生相撞时，形成了一个超大质量黑洞。但是不同的是，初期的原始星系含有比现代星系多得多的气体成分。在碰撞过程中，星系中的气体由于引力潮汐作用落向质量中心，从而能形成一个致密、超大质量的气体云核心，其具备的超大质量很快就将使自己崩塌，收缩成一个巨大的黑洞。

“这种情况让人困惑，我们无法理解具备数十亿倍太阳质量的超大黑洞何以存在于早期宇宙中，”天文学家朱莉·科莫福德(Julie Comerford)说。她是加州大学伯克利分校教授，虽没有参与此项研究，但她接受了记者的采访并发来电子邮件。 “这次的研究是对于理解超大质量黑洞如何快速形成的重要进展。”

此项新的模拟对于寻找引力波具有重要意义，引力波是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种时空波动现象。“当这种超大质量黑洞出现，时空将显示巨大的扭曲。我们认为这将是宇宙中存在的最显着引力波作用，应当最容易被探测出来，”梅耶说。“当你成功模拟这样的大质量黑洞形成过程，你应当能够找到很多极早期宇宙引力波的痕迹”

针对这一谜团，美国宇航局将在未来10~15年内发射激光干涉空间天线(LISA)卫星，其设计目的便是从未被探测到的引力波现象。梅耶表示，根据这次的研究结论，即早期宇宙有大量超大质量黑洞形成，宇航局LISA卫星上的探测器将着重探测来自早期宇宙的引力波。