03.06 天文学家是如何推算出银河系内黑洞的数量的?

向往天堂的青年


银河系内黑洞的数量其实没有一个很准确的数值,即便是推算也是个大概的估计,精确度不是很高。在观测黑洞方面,我们没有太多的途径,黑洞是大质量恒星生命的终点。

当恒星耗尽了核内的氢元素,核心的核反应无法产生足以与自身引力抗衡的能量,恒星就会发生塌缩,当恒星的质量达到一定限度的时候,塌缩就不会停止,最终变成体积接近无限小,密度接近无限大的天体。当这个天体的半径小于史瓦西极限,这个极大质量的天体就会引发空间扭曲,连光都不能逃出它的视界,这就是黑洞。

奥本海默预测了关于黑洞的极限,他认为白矮星质量如果大于3个太阳质量,那么它的演化重点就将是黑洞。这样,我们可以知道哪些恒星会成为黑洞,而这类恒星在星系中占得比重是多少,以这个比例再去乘上科学家估计得到的银河系恒星数量,就能粗略地估计出银河系中存在多少黑洞。从目前测算得到的数据来看,银河系中的黑洞以及会演变成黑洞的恒星数量达到了数亿个,而这个数量级以这种方法很难取得更精确的数据。

事实上,黑洞的数量具体是由星系质量、金属丰度、以及初始质量函数决定的,从这个关系可以列出更精确的银河系中黑洞数量的函数。但有一点需要指出,宇宙中缺少中等质量的黑洞,这一块也是目前黑洞观测上的一个空白。


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