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宇宙物理：超大質量黑洞可能形成於暗物質
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宇宙物理：超大質量黑洞可能形成於暗物質
星係形成與暗物質的效果圖：暗物質暈分布廣泛，螺旋星係嵌入其中。有關暗物質暈形成的研究表明，每個暗物質暈可能藏有一個致密的暗物質核，這或許能夠模仿中心黑洞效應，或者最終塌縮形成黑洞。圖片來源：ESO/L，加拿大，CC BY 4.0
一項新的理論研究提出了從暗物質中創造超大質量黑洞的新穎機製。這支國際化研究團隊發現，超大質量黑洞能夠直接形成於星係中心高密度區域的暗物質，而不是包含“常規”物質的傳統形成機製。這一結果包含了早期宇宙哲學的重要暗示，發表於《英國皇家天文學會月報》上。
黑洞。圖片來源：NASA
超大質量黑洞最初到底是如何形成的？這在今天星係演化的研究中一直是最重大的問題之一。已觀測的最早的超大質量黑洞發生在宇宙大爆炸後的8億年，為何他們生長如此快速始終是未解之謎。
標準形成模型包括常規重子——構成恒星、行星及所有可視天體的原子和元素，他們在重力的作用下相互撞擊，形成黑洞，黑洞則會隨著時間的增長而逐漸成長。然而，新的研究工作表示，可能存在由暗物質組成的穩定星係核，該核心包圍在暗物質暈中，研究還發現這些結構的中心可能過於密集，以至於一旦達到臨界值它便會形成超大質量黑洞。
根據該模型，與已有的其他形成機製相比，該過程可能將更快發生，並使早期宇宙的超大質量黑洞在他們棲息的星係之前形成，這與現在的理解恰恰相反。
拉普拉塔國立大學的研究者Carlos R. Argüelles牽頭了此次研究，Argüelles表示：“這一新的形成機製或許為早期宇宙的超大質量黑洞如何形成提供了自然的解釋，不需要以恒星的形成為前提，也無需采用吸積率不切實際的種子黑洞。”
新模型的另一個有趣結論是，對於小一些的暗物質暈（比如那些矮星係附近的暗物質）而言，或許不需要達到塌縮形成黑洞的臨界質量。作者們表示，這隨後可能在更小的矮星係中形成一個暗物質核而不是原本預期的黑洞。這樣的暗物質核仍能夠模仿傳統理論中中心黑洞的引力信號，而暗物質暈還能解釋觀測到的星係旋轉曲線。
“該模型展示了暗物質暈是如何承載中心的高密度的，這對理解超大質量黑洞非常重要，” Argüelles補充說。
“我們首次證明了核-暈暗物質的分布確實能形成一個宇宙學框架，並在宇宙有生之年維持穩定。”
作者希望後續研究能夠揭示更多早期宇宙中超大質量黑洞的形成機製，並研究不活躍星係（包括我們的銀河係）的中心是否能夠承載這些暗物質核。
銀河係核心。圖片來源：NASA
翻譯：耿淑娟
審校：張和持
引進來源：Royal Astronomical Society
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-supermassive-black-holes-dark.htm
本文來自：環球科學
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一項新的理論研究提出了從暗物質中創造超大質量黑洞的新穎機製。這支國際化研究團隊發現，超大質量黑洞能夠直接形成於星係中心高密度區域的暗物質，而不是包含“常規”物質的傳統形成機製。這一結果包含了早期宇宙哲學的重要暗示，發表於《英國皇家天文學會月報》上。
黑洞。圖片來源：NASA
超大質量黑洞最初到底是如何形成的？這在今天星係演化的研究中一直是最重大的問題之一。已觀測的最早的超大質量黑洞發生在宇宙大爆炸後的8億年，為何他們生長如此快速始終是未解之謎。
標準形成模型包括常規重子——構成恒星、行星及所有可視天體的原子和元素，他們在重力的作用下相互撞擊，形成黑洞，黑洞則會隨著時間的增長而逐漸成長。然而，新的研究工作表示，可能存在由暗物質組成的穩定星係核，該核心包圍在暗物質暈中，研究還發現這些結構的中心可能過於密集，以至於一旦達到臨界值它便會形成超大質量黑洞。
根據該模型，與已有的其他形成機製相比，該過程可能將更快發生，並使早期宇宙的超大質量黑洞在他們棲息的星係之前形成，這與現在的理解恰恰相反。
拉普拉塔國立大學的研究者Carlos R. Argüelles牽頭了此次研究，Argüelles表示：“這一新的形成機製或許為早期宇宙的超大質量黑洞如何形成提供了自然的解釋，不需要以恒星的形成為前提，也無需采用吸積率不切實際的種子黑洞。”
新模型的另一個有趣結論是，對於小一些的暗物質暈（比如那些矮星係附近的暗物質）而言，或許不需要達到塌縮形成黑洞的臨界質量。作者們表示，這隨後可能在更小的矮星係中形成一個暗物質核而不是原本預期的黑洞。這樣的暗物質核仍能夠模仿傳統理論中中心黑洞的引力信號，而暗物質暈還能解釋觀測到的星係旋轉曲線。
“該模型展示了暗物質暈是如何承載中心的高密度的，這對理解超大質量黑洞非常重要，” Argüelles補充說。
“我們首次證明了核-暈暗物質的分布確實能形成一個宇宙學框架，並在宇宙有生之年維持穩定。”
作者希望後續研究能夠揭示更多早期宇宙中超大質量黑洞的形成機製，並研究不活躍星係（包括我們的銀河係）的中心是否能夠承載這些暗物質核。
銀河係核心。圖片來源：NASA
翻譯：耿淑娟
審校：張和持
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引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-supermassive-black-holes-dark.htm
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