03.03 银河系中心的超大黑洞是怎么形成的?

牛顿的太太太太大太爷


银河系中心的超大黑洞是怎么形成的?

银河系中心的黑洞从理论上看应该早于早期银河系而生成,据资料银河系约诞生于宇宙大爆炸后约12亿年,因此可以从时间上推断这个超大的黑洞应该是在宇宙诞生后的第一批恒星死亡后形成。

从先有星系还是先有黑洞的论点中答主比较支持先有星系,因为一颗质量再大的恒星也没有足够的引力带起整个星系,然而黑洞就不一样了,质量几乎可以无限制增加,因此其超强引力将俘获更多的恒星逐渐形成星系。

早期的宇宙中充满了氢元素,这也导致第一代恒星的质量普遍偏大,因为无限的氢燃料让恒星个个都是胖子,超大质量的恒星将会快速的过完一生,在最后红巨星时代结束后爆发成一颗颗超新星,而内核则毫无意外的成为了一个黑洞!很幸运这些黑洞生在无限成长的宇宙早期,无论是吞噬附近的恒星还是周围的星云气体,总之黑洞长成了巨无霸!

首批黑洞约于135亿年前,即第一代恒星形成1.8亿年后形成,如此快速的走完一生,这些恒星的质量是可想而知的巨大!

银河系演变史,其演变历史也是中心黑洞的成长历史!

当然仅仅有银心黑洞的引力是不够的,因为计算得知银河系边缘的恒星速度早已超过脱离银河系中心黑洞引力的速度。

暗物质出现了....毫无意外暗物质的作用被发现了,被认为在星系内部起到骨架避免星系分崩离析的暗物质,被曝光在科学家的聚光灯下,当然到现在为止我们仍然没有直接证据证明暗物质存在,但对于星系运动的观测却是毫无疑问的。当然本文已经交代了银心黑洞的来历,暗物质就不再多费口舌了!如果您有高见,或者留言讨论。


星辰大海路上的种花家


黑洞诞生于垂死的恒星,而大多数黑洞的直径只有30公里,科学家们发现有些黑洞更为庞大,它们叫做“超大质量黑洞”。与整个太阳系的大小相当,甚至其中之一就潜伏在银河系的中心,我们的太阳系位于银河系之中,银河系由包括太阳在内的数10亿恒星构成,所有恒星都围绕着银河系中心的一片神秘区域旋转。

银河系中心是“超大质量黑洞”

位于夏威夷·莫纳克亚山的“凯克望远镜”,能够观测到银河系的中心,科学家用红外望远镜观测银河系,他们发现了一个拥有数百万成员的高密度恒星群,15年间“凯克望远镜”拍摄到的数千张照片,可以追踪到银河系中心的恒星,图片揭开惊人的事实,银河系中心的恒星以数百万公里的时速高速移动。

图解:“凯克望远镜”15年对银河系中心拥有数百万成员的高密度恒星群的影像追踪

它们看起来就像绕着隐形太阳高速旋转的微小行星,但是它们并非行星,而是恒星。一定有非同寻常的引力牵引,这些巨星沿着如此靠近中心的轨道高速转动,宇宙中只有一种物体具有如此大的牵引力,那就是“超大质量黑洞”。在银河系的中心存在一个,质量为太阳400万倍的黑洞。

这是一个重大的发现,银河系中的万物,包括我们的太阳都在围绕着一个“超大质量黑洞”运行,但是黑洞并非只存在于银河系中,宇宙中很多星系的中心都存在超大质量黑洞。仙女星系是离我们最近的邻居,它绕着一个比太阳重1.4亿倍的黑洞旋转,“M87”星系中心的黑洞,是太阳重量的200亿倍。

图解:“M87”星系团中心黑洞

黑洞是怎样变得如此巨大?它们又是为何存在于银河系中呢?

宇宙刚刚诞生的时候,那时候宇宙充斥着大爆炸残留的气体云,一些地方拥有浓稠的星际气体,从而形成了数百万颗恒星,最初的恒星中多数都是“超大质量恒星”,它们温度极高,燃烧速度也快,它们在爆炸后产生了大量的黑洞, 引力将许多黑洞牵引到了一起,在早期宇宙中它们相互合并,形成更大的黑洞,数亿年间黑洞不断增长,产生更大的引力,拖入越来越多的星际气体,新的恒星从气体中诞生,形成了原始的星系,黑洞不断吸入气体,直到吞不下任何东西,直至宇宙中最强大的能量喷发。

一个年轻的星系就是由气体中,诞生的恒星构成的星团,新的星系中心存在一个年轻的“超大质量黑洞”,通过吞噬气体而不断成长,当星系很年轻正在成形之时,中心形成了一个超大质量的黑洞,而气体不断坠落其中,继续形成星系,在中心黑洞附近,物体变得非常炙热,物质不断升温度,气体飞速进入黑洞,但是黑洞变得过于饱和,不再有空间,可供多余的炙热气体进入,无法进入的气体被黑洞吐出,喷入太空形成巨大的能量流,每束能量流都比我们的太阳系宽20倍,它们在银河系中一路飞驰,所向披靡,这个超大质量黑洞点燃了一个“类星体”。

“类星体”是宇宙中最亮的物体,它们的亮度很高,令整个星系黯然失色

“M87星系”中的类星体喷发的照片,说明这次的喷发是十分猛烈的,它距离地球5000万光年。类星体从所在星系喷出大量星际气体,每分钟喷出的气体总量相当于10个地球,气体受热膨胀向外扩散,规模很巨大,产生了“黑洞风”,也就是从黑洞喷出的气体。

黑洞吸入气体,“类星体”将气体喷出,最终宇宙中没有多余的气体来制造恒星,氢气也就停止了成长。星系最终的规模取决于其中心的黑洞,二者休戚相关。失去了气体原料,类星体逐渐萎缩并消失了,星系中心只剩下一个超大质量黑洞和许多年轻的恒星,银河系年轻的时候就是这样。

在银河系早期,当它还是个年轻星系的时候,银河系中心的超大质量黑洞就是一颗类星体,但现在银河系成长起来了,整个星系安静下来了。

如今天文学家正在寻找类星体,找到黑洞弄清其运转方式的重要线索,“钱德拉太空望远镜”可以探测到类星体发出的“x射线”,它已经找到了数千个类星体,各种形状的类型体,像太空喷发射线的景象,每个类星体都是年轻星系的雏形,并且在它们中心都存在一个新生的黑洞。

超大质量黑洞的“事件视界”

超大质量黑洞和类星体制造了星系并控制着整个星系,黑洞对于理解星系的形成极为重要,是了解星系演化史的关键,进一步了解黑洞的唯一办法,就是更加细致的观察它,因此天文学家们试图采取新的方法,拍摄银河系中心的黑洞,为此他们需要一台像地球一样大的望远镜。

银河系的中心存在一个超大质量黑洞,它藏身于围绕银河系中心旋转的星团之中,多数星系中心都隐藏着一个超大质量黑洞,它们确实存在,因为绕其转动的恒星速度高达每小时数百万公里,还是有可能对黑洞边缘也就是“事件视界”进行拍照。在黑洞旋转的气体云中, 寻找黑洞的影子或者大致形状,光学望远镜不能直接观测到黑洞,但是黑洞周围的发光炽热气体会发射出无线电波,大型无线电望远镜能够接收到这些来自太空的信号。

位于波士顿附近麻省理工学院的天文望远镜,足有30米宽,足够探测到银河系黑洞,从25000光年之外发射的非常微弱的无线电辐射,但这架望远镜规模太小无法成像。

从夏威夷到智利再到非洲多尔曼的团队,将全球的无线电望远镜连接起来,研究人员有了一个直径超过16000公里的虚拟圆盘,观测能力是单个望远镜的500倍,虚拟望远镜足够强大,可以拍摄到银河系中心,超大质量黑洞的“事件视界”,收集到了从银河系黑暗中心发来的信号,不断加强望远镜的全球联网,就会改善图像的质量,黑洞的轮廓将最终显现出来,2019年首张黑洞照片横空出世了。

图解:史上第一张黑洞图片来自“M87”星系

结语

在遥远的未来,我们或许可以掌握进入和穿越黑洞的技术,甚至可以在穿越黑洞的旅程中幸存下来,黑洞可能是通向其它宇宙的通道,在黑洞的另一端可能也发生过大爆炸,如果大爆炸就是黑洞的反面,似乎就解释了宇宙诞生的奥秘。


太空生物学


黑洞形成的条件无外乎于质量太大,导致天体系统坍塌为一个点,即黑洞。



科学家指出,在每个星系的中心都应该有一个超大质量的黑洞,这个星系中心的黑洞可以掌控整个星系,通过其引力可以把星系内的天体牢牢吸引住。在银河系内,也应该存在一个超大质量黑洞,其质量可以达到太阳的100万倍到100亿倍。不过,也没有人到过银河系中心亲自看见过此超大质量黑洞,所以到底这么大的黑洞存不存在,谁也不知道。

不过,既然可能存在,我们还是猜测一下这么大的黑洞是怎么来的。



这里之所以说猜测,因为银心中央存不存在超大质量黑洞还不确定。且超大质量黑洞的起源,现在仍属于争议地带。所以,我们这里仅仅猜测一下,不对之处欢迎大家提出意见:

在宇宙奇点爆炸后很短的时间内,很多物质被喷发出来,而银河系就是一大团物质云。由于此时宇宙还没膨胀多少,所以银河系中心的质量密度极大,同时再加上宇宙爆炸的冲击力,银河系中心物质瞬间发生坍塌,形成了超大质量黑洞(也成为太初黑洞),并且此黑洞还一直吞噬周围的物质。随着宇宙膨胀的加速已经宇宙空间的增加,宇宙物质密度减小,空间增大,包括太阳系等天体系统逐渐形成并围绕着银心转,银河系中心的黑洞慢慢无法自由的吞噬周围物质,最终形成了一个稳定的中心黑洞。



以上就是银河系黑洞来源的一个猜测,具体是不是这样形成,谁也不知道。目前,还没有一个明确的理论来解释超大质量黑洞形成的过程。

关注一下,后续会有更多优质回答~


科学探秘频道


银河系中的“王者”就是中心的超大质量黑洞了,这个“王者”从哪来的?其实它一出生就是个“王者”,没有办法,就是这么强大。


银河系中质量最大的单个天体正是银河系中心黑洞了,它又被叫做人马座a,质量约431万个太阳质量,银河系之所以存在非常依赖它的力量,正是它的引力和旋转作用,使得银河系汇聚了无数颗星体,形成了一个不断旋转的棒旋星系,它是银河系真正的统治者。

人马座a是一个超大质量黑洞,超大质量黑洞通常又被称为星系级黑洞,其质量约为太阳的数十万到数百亿倍,虽然目前关于超大质量黑洞的形成还没有定论,但是科学家们普遍认为它们大都产生于宇宙之初,不然的话就难以形成如此巨大的质量。因为恒星形成的黑洞的质量通常只有太阳的几倍到几十倍,这样的黑洞增加万倍甚至上亿倍的质量需要极其漫长的时间,现今的宇宙年龄(约138亿年)根本不够用,无论恒星级黑洞以吞噬其他星体或者是相互撞击合并,在一百亿年的时间中,都难以达到星系级黑洞的质量。



这是因为恒星级黑洞形成后,只能吞噬它旁边的星体物质,我们知道恒星相互间的距离都是很远的,一个多星系统中形成的黑洞,顶多很快把这个多星系统吞噬掉,但吞噬的过程至少也需要上亿年的时间,即便把它所在的多星系统中的所有天体都吞掉的话,也不过是几百个太阳的质量,而如果它再想吞噬其它恒星系统中的天体,就非常困难了。


我们再假设黑洞所在的空间中恒星密度比较高,但它要想扫荡附近的几十颗恒星,一百亿年的时间恐怕都不够,即便这样的黑洞有几个距离比较近,能够撞到一起以及合并成大黑洞,其耗时也是旷日持久的,因为相互绕行的时间通常都极其漫长,而即便合并到一起,也不过形成一个几百上千个太阳质量的黑洞,即便是十个这样的黑洞融合到一起,才不过达到太阳的万倍质量,但是十个黑洞融合所消耗的时间,很可能要比如今的宇宙年龄还要长。

所以星系级的超大质量黑洞基本不会以这样的模式形成,它们最有可能是诞生于宇宙之初,比如迄今为止人类观测到的质量最大的黑洞ton618,它的质量规模达到了太阳的660亿倍,几乎相当于人马座a的15000倍,然而它距离我们约104亿光年,也就是说它至少在104亿年前就存在了,这个时候距离宇宙诞生才不过30多亿年,恒星级黑洞无论如何无法形成这样的规模。

那么宇宙之初是如何形成了这些超大质量黑洞的呢?通常认为在宇宙大爆炸之后的较短时间中,宇宙中能量和物质的分布并不均匀,在物质极为致密的地方直接就形成了黑洞,而且它们的质量极大,同时又由于宇宙大爆炸的力量非常巨大,暗能量使宇宙膨胀的速度很快,所以这些黑洞只要距离不是特别靠近,它们就会随着宇宙的膨胀相互之间的距离就越来越远,而它们强大的引力场又搅动着附近的物质围绕它们旋转,这些物质逐渐形成了行星,恒星等天体,于是一个个星系已经形成了,我们所在的银河系的形成也大抵如此。



科普大世界


银河系核心的超大质量黑洞是怎么形成的?这个问题可以扩展为"包括银河系在内的星系核心的超大质量黑洞是怎么形成的?"。这是一个天文学家一直在努力研究的问题,到目前为止并没有一个统一确定的答案,有的只是一些较为合理的猜测。


在宇宙中,有大量的网友熟知的恒星级黑洞。它们一般质量较小,为十几到几十个太阳质量,由质量较大的恒星演化到晚期,伴随超新星爆炸产生。在爆炸时,把外壳的气体抛掉,剩下恒星的核心塌缩成为黑洞。这些恒星级黑洞在星系的内部有许多。但与恒星级黑洞不同,在几乎所有的大质量星系中心还存在一个超大质量黑洞。之所以说是“超大质量”,因为它们的质量要远超恒星级黑洞,差了好多个量级。质量较小的那些也是太阳质量的几百万倍,特别大的甚至可以达到十亿乃至百亿太阳质量。它们要比一些小星系的整体质量还要大。


关于超大质量黑洞的最初起源,也就是“种子黑洞”并不是很确定。目前有理论指出,在宇宙形成的早期,大质量的团块气体可以直接塌缩成为黑洞,而不经过塌缩成为恒星再经历恒星死亡塌缩成为黑洞这一过程。气体能够直接塌缩成为星系中心的种子黑洞,但请注意此时黑洞并不是特别大,或许仅为千个太阳质量。在其周围的气体塌缩成为星系中的恒星,星系中的恒星和星系中心黑洞在诞生星系的星云中一起诞生,此时星系也较小,远小于我们现在观测到星系,或许现在可以称之为“小星系”,在此之后就开始星系中心黑洞和星系的共同演化的历程。星系中心黑洞经历对星系中气体的吸积吞噬使得质量快速增长,但更重要的是在小星系一系列的碰撞合并最终成长为“大星系”的过程中,这些小星系的中心黑洞也在碰撞合并最终成长为今天我们观测到的星系核心超大质量黑洞。相较而言这个过程更为有效,对星系核心超大质量黑洞的最终形成功不可没。


南极观星人


黑洞的形成一般是比太阳大若干的恒星死亡阶段,抛弃外壳,中心坍塌收缩形成的一种引力曲率无限大,体积无限小的特殊天体。时空通讯认为,如果宇宙中真的存黑洞的话,银河中心的黑洞形成是与宇宙和星系形成的方式密切关联的。根据宇宙大爆炸理论,恒星和星系的形成初期都是炽热的星云物质高速旋转,中心地带物质密,巨大的引力向中心收缩,高压高温激发热核反应,在银河系中心,密集的恒星形成了,并剧烈碰撞合并,最终形成了巨大质量的黑洞。

至于银河系中心黑洞会不会死亡,根据黑洞理论,黑洞不但会吸积壮大,也会蒸发消亡。一个地球质量的黑洞蒸发得非常快,只要1x10^-21秒内就蒸发得干干净净;但越大质量的黑洞蒸发越缓慢,相当于一个太阳质量的黑洞,大约要1x10^66年才能蒸发殆尽。至于像银河系中心这样上百亿太阳质量的黑洞要多少年才能蒸发掉,请各位自己看着去算算吧。黑洞的毁灭还有一种极端的方式,就是发生大爆炸。如果银河系黑洞发生大爆炸,那将是世界末日,太阳系以及人类将烟消云散。


时空通讯


关于银河系中心的超大黑洞是怎么形成的以及是否会死亡的话题。那就根据宇宙演变中的一些历程来诠释里面的奥义。

银河系作为一个独立并且稳定的螺旋星系,这一切都是由大爆炸后所形成的星云在相互临界引力作用下的产物。在众多星云引力结合点的作用下。形成一个较为稳定的空间,这个空间就是银核及黑洞的雏形,准确的说应该是灰洞。被周围星云团边缘化的产物,也可以称为灰色领域或灰色地带。在长达数亿年的积累与沉淀中这个空间的磁场变的越来越复杂、越来越强大。直到众多光离子在进入银核时也掀不起任何风波。这个时候也就形成了银核早期的黑洞形态。

有关黑洞是否会死亡,这里面无法定义死亡的形态。能量是相互转化的,生死皆在一念之间。死同样代表重生新的开始,生也预示告别过去一切都即将消失。还有一种死是二者或者多者的融合,犹如一滴水与另一滴水融合到一起,消失的是曾经的一滴水,但是确诞生了较大的一滴水。同样一滴水气化,之前是一滴水转化成之后的一团水蒸气。一花一世界,一念一千年。

我们这个宇宙的黑洞相比较还处在青年期,之后还有成年期,中年期,中老年,老年期等等。还有很长的卢要走,只是我们人类无法伴随他们全部的历程。


心学智圣


超大质量黑洞形成的过程本来就是个谜,记住,这个一个至今没有统一说法的理论。因为科学家假设,如果超大质量黑洞是从小黑洞慢慢长大的,那么为什么我们现在很少看到中等质量的黑洞?

这个级别的黑洞缺失很严重,几乎没找到多少,要么是恒星级黑洞,要么是超大质量黑洞,所以这个途径可能不是超大质量黑洞形成的方法。

于是科学家又提出一个方法,是否是黑洞碰撞、合并产生了,这种理论的接受范围比较大,目前科学家也认为合并是超大质量黑洞形成的途径之一。

但还有第三种,这就是一出生就是超大质量黑洞,一出道就是王者,一直保持到今天,这个理论不是没有基础,因为我们在宇宙早期也发现了超大质量黑洞,请问如果它们是一步步靠吃变大的,那么在宇宙诞生之后没多长时间就出现了,这显然不是靠吃、吸积物质变大的,因此超大质量黑洞有可能一出生就是一个王者。


太空伊卡洛斯


银河系超大黑洞首先得说明,在银河系中心附近。它的质量不是一开始就这么大的。下面从头看:老天爷用食指轻轻一划,无中生有摊了个煎饼宇宙,漂浮着,方向分上下左右前后,时间按照老天爷的时间算。老天爷用食指划的力道,在某处影响较大,此处后来就形成银河系中心。随着煎饼的成熟,银河系中心因为演化得最早,占的质量就大,还有点糊,这就是这个黑洞。


摊煎饼出宇宙


当大爆炸后,能量由无序向有序发展,并逐渐形成粒子,物质等状态。各大粒子集团在暗物质的海洋中因为引力作用,并在暗物质流的推动下形成了初始的星系群,并高速旋转。相互排斥相互吸引,形成了宇宙间星系的平衡。

其中有个高速旋转的粒子,叫银河系,它大约包含了千亿个恒星系,形成了一个引力中心,它叫黑洞。

黑洞是由于暗物质流推动恒星系挤压而成的一个引力中心,正如水中的旋涡中心。

银心黑洞维持着银河系的平衡,其引力及斥力足以达到与相邻星系保持平衡。


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