我们知道恒星有大有小,那黑洞也有吗?如果有,又有多大呢?

我们知道恒星有大有小,那黑洞也有吗?如果有,又有多大呢?

首页休闲益智生长黑洞更新时间:2024-06-04

个头最小的恒星被认为大小相当于太阳的0.04倍,也就是差不多有80个木星那么大。而有一种叫做褐矮星的天体,由于质量不够大不能引起内核的热核反应,所以它只能是一颗质量比较大的行星。褐矮星和行星之间的区别被认为相当于质量上相差了13个木星。离我们最近的红矮星是一颗质量相当于木星130倍的比邻星。

截止2014年,离我们最近的褐矮星是我们差不多7.5光年外的WISE J085510.83-071442.5,它现在是褐矮星中的最低气温记录保持者,温度常年徘徊在零下54到 零下9华氏度之间(零下48到零下13摄氏度),它的质量差不多有木星的三到十倍。红矮星类恒星最令人惊奇的一点就是它们的热核燃料消耗的非常的缓慢,所以它们的寿命要比我们的太阳要长上十倍!

图解:太阳系行星与其他恒星的比较 #1水星 < 火星 < 金星< 地球 #2地球 < 海王星 < 天王星 < 土星< 木星 #3木星 < 比邻星 < 太阳 < 天狼星 #4天狼星 < 北河三 < 大角星 < 毕宿五 #5毕宿五 < 参宿七 < 心宿二 < 参宿四 #6参宿四 < 大犬座VY < 天鹅座NML < 盾牌座UY

宇宙中最大的恒星的质量差不多有我们太阳质量的150到200倍。不过在我们的这个拥有两千亿颗恒星的星系中只有一小撮这样的超星型。通过对船底座星云的观测,我们在其中发现了许多这样的恒星,大多数都是质量在太阳的50到200倍之间的不稳定的恒星。由于这些恒星的质量过于巨大,所以它们几百万年就耗尽了自己的聚变燃料,接着就像超级超新星那样发生爆炸,它们发生的这种爆炸要比普通的超新星爆炸亮个好几倍。

虽然这种超星型在如我们银河系大小的星系中十分的罕见,但褐矮星和红矮星在我们星系中确是很常见的。事实上,根据目前对于系外行星观测的结果,红矮星和褐矮星的数量比之前所认为的更多。

黑洞,它的质量可以低至0.00001克,也可以大到太阳质量的100亿倍甚至更重。这些超大质量的黑洞在活跃星系的中心和类星体中被发现。天文学家到目前为止还没有发现比我们太阳质量小太多的黑洞,我们并不知道它们是不是真的存在。对于那些超大质量的黑洞们,这里有一篇哈勃空间望远镜发布的关于它们质量的描述:

天文学家们认为这些巨大的黑洞并不是简单的一开始就这么大,而是在宇宙的早期形成期通过慢慢地吸收所在星系的气体和恒星而长大的。这一结论,由NASA的哈勃空间望远镜借助其强大的“狩猎黑洞”光谱仪通过统计超过30个星系而收集得来的,它绘制出了一副广阔的星系进化图,显示出它们中心巨大黑洞长久和亲密的关系。

虽然还有很多的东西亟待去进行分析,但是哈勃给出的证据依然向我们展示了一个初步的形象,它支持一个观点,就是那些巨型的黑洞并不是在星系形成之时就有的,而是在宇宙形成的早期,随着星系的成长,通过捕捉该星系的物质(0.2%)而慢慢长成的。这意味着那些存在于小星系中的黑洞相对来说会有一些营养不良,质量上来说会轻那么几百万个太阳的质量。

而像那些存在于巨型星系中心的黑洞,有时他们的影响力能达到超十亿太阳质量的引力强度,它们大吃特吃着周围的气体,以至于有一天变成类星体的时候,迸发出的耀眼光芒会使他们成为宇宙中最亮的星。这个最终质量的极限值并不是自然规则,而是由星系的形成过程所决定的。

大多数情况下,黑洞的膨胀都不会是仅仅依靠吸积一个星系里的气体的,它们也通过两个星系的旋进引起的黑洞合并来生长。黑洞的相互吞噬也会造成黑洞质量的增加,从而也会形成类星体闪耀。类星体是中心黑洞燃烧和形成的最明亮的标志。这一结果也解释了为什么星系都有一些微小的凸起,就像我们的银河系一样,有一个小型的差不多只有几百万个太阳质量的黑洞,不过就算是大椭圆星系中的那种十亿太阳质量级别的黑洞,有些还是每天在作为类星体闷烧着。

还有另一种替代的但没有受到广泛认同的观点认为,黑洞先于星系存在,都是一个标准的尺寸,即是最先形成的星系结构质量的0.2%。然后由于星系的旋进,星系才慢慢地长大,而由于两个星系旋进的时候,它们的黑洞也是跟着旋进,所以标准质量大小的黑洞碎片得以保留。不过这一观点并不被新的观测结果所支持。观测结果并没有阐明种子黑洞是怎么样发源的。这些黑洞只是应该适当早地出现在星系的形成进程中,那样它们才能成长并作为一颗类星体那样闪耀。而且天文学家们也不知道为什么在星系的形成进程中会以如此精准的质量产生黑洞。

显然,那个决定黑洞吸收了多少物质的进程大多都产生同一个结果,基本上与所在星系的具体如何形成无关。哈勃是天文学家卓越的“黑洞猎手”,因为其搭载的太空望远镜摄像光谱仪(STIS)有一项绝技,就是它可以精准地测量出黑洞周边的气体和恒星的移动速度。通过哈勃来寻找黑洞是最理想的选择,因为它不存在选择性偏差。在AAS会议上发布的发现就是基于哈勃望远镜的两种类型观测的。

一些团队通过记录由黑洞引力吸引到黑洞周边的气体所组成的吸积盘的旋转速度来测量黑洞的质量,就像是在下水道附近的水漩涡一样。别的一些团队则测量星系中心附近恒星的运动情况,这些恒星看起来就像是盘旋在蜂巢附近的蜜蜂一样,核心的质量越大,恒星的运行速度就越快。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Dr Gustav- astronomycafe

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