除了超大质量黑洞,还有超超和超超超大质量黑洞

2021.1.27 发布在 科学脑洞 栏目

除了超大质量黑洞,还有超超和超超超大质量黑洞 科学脑洞-第1张

就像是超级赛亚人会进化成二超,三超等状态。我们的宇宙有超大质量的黑洞。也有超超大质量的黑洞。

那么这些奇异的天体的质量可以一直超下去吗?好吧,根据最新研究,可能还有比超超大质量黑洞更大的东西:无与伦比的超级大质量黑洞。

这种假想的黑洞——比太阳质量大1000亿倍——在一篇新论文中被命名为SLAB,缩写词代表“stupendously large black holes”。

伦敦玛丽大学的天文学家伯纳德·卡尔解释说:“我们已经知道存在不同质量等级的黑洞,银河系的中心就有一个超大质量的黑洞,相当于400万个太阳的质量。尽管目前尚无SLAB存在的证据,但可以想象出它们的存在性,并且它们也可能产生有趣的观测结果。”

黑洞有几个质量等级。有恒星级的黑洞,最多约有100个太阳的质量。下一级是中等质量黑洞,具体质量范围似乎取决于不同的宇宙学家的观点。有些说是1000个太阳,有些说100000个太阳,还有些说100万。差不多就这些啦。

超大质量黑洞(SMBH)要大得多,大约相当于数百万到数十亿个太阳。其中包括位于银河系中心的SMBH(射手座A *),质量相当于400万个太阳,而最上镜的SMBH(M87 *)则为65亿个太阳。

我们检测到的超超大质量黑洞,有超过100亿(但不到1000亿)个太阳质量。其中包括在Holmberg 15A星系中心,相当于400亿个太阳质量的宇宙巨兽。

“然而,令人惊讶的是,到目前为止,关于SLAB的思想一直没有得到重视。我们就这些SLAB的形成方式提出了建议,并希望我们的工作可以激发社区之间的讨论。”

问题是,科学家们并不完全知道大质量黑洞是如何形成和成长的。一种说法是,它们在其宿主星系中形成,然后通过吞噬大量恒星,气体和尘埃而变得越来越大,并在星系合并时与其他黑洞相撞。

该模型推出的可被检测到的黑洞质量上限约为500亿个太阳——黑洞成长所需的吸积盘的质量超过阈值就坍塌了,所以就不能借此推知黑洞的存在。但是,还有一个重要的问题:自宇宙大爆炸以来,在早期的宇宙中发现了质量超高的黑洞,其质量过高,与上面的逐步蚕食的黑洞模型相悖——形成时间过短,不应拥有如此质量。

另一种可能性是所谓的原始黑洞,这一理论于1966年被首次提出。该理论认为,早期宇宙变动的密度可能会产生超级致密的凹坑,使其坍塌成黑洞。这些黑洞不受制于坍塌恒星黑洞的大小限制,可能非常小,或者大得惊人。

如果它们很小的话,可能已经由霍金辐射蒸发殆尽。但是,更大的黑洞本可以生存下来。

因此,基于原始的黑洞模型,研究小组精确地计算出这些黑洞的质量范围,介于1000亿到10^18个太阳质量之间。

研究人员说,这篇论文的目的是考虑这样的黑洞对周围空间的影响。我们可能无法直接看到SLAB,但仍然可以它们周围空间的状态来检测出大量不可见的天体。

例如被称为重力透镜的著名效应。

超巨大天体也将对暗物质的探测产生影响。

除了超大质量黑洞,还有超超和超超超大质量黑洞 科学脑洞-第2张

一种暗物质候选者是,弱相互作用的大质量粒子(WIMP),由引力聚集在SLAB周围的区域中,其浓度使它们相互碰撞并相互湮灭,从而可形成伽马射线辐射晕。

原始的黑洞本身也是暗物质候选者。

卡尔说:“SLAB本身不是暗物质。但是,如果它们确实存在的话,它将对早期的宇宙产生重要的影响,并且使较轻的原始黑洞演变成暗物质。”

而且,我们无法抗拒计算超超超大质量黑洞的视界的冲动。视界半径超过620000光年。太牛逼了。

该研究已发表在《皇家天文学会月刊》上。