科学家研究发现宇宙中第一批黑洞又饿又瘦

核心提示根据对早期宇宙环境进行的一项新的模拟研究，科学家指出，就像新大陆中的先行者一样，宇宙中的第一批黑洞会发现它们没有什么可吃的。长期以来，科学家们一直在苦苦思索，如果没有一个由气体、尘埃、恒星和其他物质构成的稳定的“食物”来源，那么早期的黑洞究竟是如何长成我们今天所看到的“超级怪兽”的。如今，他们利用超级计算机进行的模拟推算研究显示，宇宙早期黑洞的成长速度非常缓慢。这一发现对理解星系以及黑洞的形成具有重要意义。
最早期的黑洞释放了大量的射线，进而抑制了附近恒星的生成。（提供:KIPAC/SLAC/M. Alvarez, T. Abel, and J. Wise）
根据对早期宇宙环境进行的一项新的模拟研究，科学家指出，就像新大陆中的先行者一样，宇宙中的第一批黑洞会发现它们没有什么可吃的。长期以来，科学家们一直在苦苦思索，如果没有一个由气体、尘埃、恒星和其他物质构成的稳定的“食物”来源，那么早期的黑洞究竟是如何长成我们今天所看到的“超级怪兽”的。如今，他们利用超级计算机进行的模拟推算研究显示，宇宙早期黑洞的成长速度非常缓慢。这一发现对理解星系以及黑洞的形成具有重要意义。
今天的黑洞通过重复利用物质而“繁荣昌盛”。大多数星系中充满了星系气体和尘埃，以及数不尽的恒星残骸。黑洞在吞噬了这些物质??它们因距离黑洞巨大的重力阱太近而被吸引过去??后逐渐长大。美国宇航局（NASA）、加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学，以及加利福尼亚州门洛帕克市能源部国家加速器实验室的研究人员发现，在最早期的宇宙中，当时的“饲料”远没有现在这么丰富。宇宙首批恒星质量非常大，有些可达太阳的1000倍。大部分早期恒星通过超新星爆发结束了生命，但也有一小部分坍缩成为早期黑洞。为了搞清最早期的黑洞究竟是如何生长的，研究人员基于之前对最早期恒星进行的研究工作而进行了一项模拟实验。
现有的几种流行理论认为，这些早期黑洞“狼吞虎咽”地吞噬大量气体和尘埃，迅速成长为超大质量黑洞，隐匿在大型星系的中央。而这个研究小组最新的超级计算机模拟推算研究则发现，它们实际上成长非常慢。模拟结果表明，黑洞能够非常强烈地释放能量，从而加热了宇宙中很远处的气体??大约有1万光年之遥。这些被加热的气体扩散开来，它们并没有形成附近的恒星或星系，也没有向后退缩以喂食黑洞。最终，在2亿年的时间里，最早期黑洞的增长没有超过1%。研究小组在本周的《天体物理学杂志快报》网络版上报告了这一研究成果。参与此项研究的马里兰州格林贝尔特市NASA下属戈达德空间飞行中心的天体物理学家John Wise表示“在得到一个大星系的款待之前，早期黑洞的发展一直受到限制。”
不过，尽管成长缓慢，早期黑洞对周围环境的影响却非常大。这些黑洞向周围释放了大量X射线，可以将100光年以内的气体加热至数千摄氏度，被加热的气体在数千年甚至数亿年内无法形成恒星。研究人员说，这些模拟推算结果说明，黑洞在宇宙发展的过程中起到了非常复杂的作用。
美国马萨诸塞州剑桥市哈佛?史密森天体物理学中心的天文学家Steven Willner认为，这项模拟结果“向我们强调了早期宇宙中发生的过程的复杂性”。他说，特别是我们对于第一批恒星或它们的残骸到底发生了什么知之甚少。Willner表示“这篇论文并非这一过程的结束语，它是一个非常完美的开始。”