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宇宙物理：超大质量黑洞可能形成于暗物质
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宇宙物理：超大质量黑洞可能形成于暗物质
星系形成与暗物质的效果图：暗物质晕分布广泛，螺旋星系嵌入其中。有关暗物质晕形成的研究表明，每个暗物质晕可能藏有一个致密的暗物质核，这或许能够模仿中心黑洞效应，或者最终塌缩形成黑洞。图片来源：ESO/L，加拿大，CC BY 4.0
一项新的理论研究提出了从暗物质中创造超大质量黑洞的新颖机制。这支国际化研究团队发现，超大质量黑洞能够直接形成于星系中心高密度区域的暗物质，而不是包含“常规”物质的传统形成机制。这一结果包含了早期宇宙哲学的重要暗示，发表于《英国皇家天文学会月报》上。
黑洞。图片来源：NASA
超大质量黑洞最初到底是如何形成的？这在今天星系演化的研究中一直是最重大的问题之一。已观测的最早的超大质量黑洞发生在宇宙大爆炸后的8亿年，为何他们生长如此快速始终是未解之谜。
标准形成模型包括常规重子——构成恒星、行星及所有可视天体的原子和元素，他们在重力的作用下相互撞击，形成黑洞，黑洞则会随着时间的增长而逐渐成长。然而，新的研究工作表示，可能存在由暗物质组成的稳定星系核，该核心包围在暗物质晕中，研究还发现这些结构的中心可能过于密集，以至于一旦达到临界值它便会形成超大质量黑洞。
根据该模型，与已有的其他形成机制相比，该过程可能将更快发生，并使早期宇宙的超大质量黑洞在他们栖息的星系之前形成，这与现在的理解恰恰相反。
拉普拉塔国立大学的研究者Carlos R. Argüelles牵头了此次研究，Argüelles表示：“这一新的形成机制或许为早期宇宙的超大质量黑洞如何形成提供了自然的解释，不需要以恒星的形成为前提，也无需采用吸积率不切实际的种子黑洞。”
新模型的另一个有趣结论是，对于小一些的暗物质晕（比如那些矮星系附近的暗物质）而言，或许不需要达到塌缩形成黑洞的临界质量。作者们表示，这随后可能在更小的矮星系中形成一个暗物质核而不是原本预期的黑洞。这样的暗物质核仍能够模仿传统理论中中心黑洞的引力信号，而暗物质晕还能解释观测到的星系旋转曲线。
“该模型展示了暗物质晕是如何承载中心的高密度的，这对理解超大质量黑洞非常重要，” Argüelles补充说。
“我们首次证明了核-晕暗物质的分布确实能形成一个宇宙学框架，并在宇宙有生之年维持稳定。”
作者希望后续研究能够揭示更多早期宇宙中超大质量黑洞的形成机制，并研究不活跃星系（包括我们的银河系）的中心是否能够承载这些暗物质核。
银河系核心。图片来源：NASA
翻译：耿淑娟
审校：张和持
引进来源：Royal Astronomical Society
引进链接：https://phys.org/news/2021-02-supermassive-black-holes-dark.htm
本文来自：环球科学
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星系形成与暗物质的效果图：暗物质晕分布广泛，螺旋星系嵌入其中。有关暗物质晕形成的研究表明，每个暗物质晕可能藏有一个致密的暗物质核，这或许能够模仿中心黑洞效应，或者最终塌缩形成黑洞。图片来源：ESO/L，加拿大，CC BY 4.0
一项新的理论研究提出了从暗物质中创造超大质量黑洞的新颖机制。这支国际化研究团队发现，超大质量黑洞能够直接形成于星系中心高密度区域的暗物质，而不是包含“常规”物质的传统形成机制。这一结果包含了早期宇宙哲学的重要暗示，发表于《英国皇家天文学会月报》上。
黑洞。图片来源：NASA
超大质量黑洞最初到底是如何形成的？这在今天星系演化的研究中一直是最重大的问题之一。已观测的最早的超大质量黑洞发生在宇宙大爆炸后的8亿年，为何他们生长如此快速始终是未解之谜。
标准形成模型包括常规重子——构成恒星、行星及所有可视天体的原子和元素，他们在重力的作用下相互撞击，形成黑洞，黑洞则会随着时间的增长而逐渐成长。然而，新的研究工作表示，可能存在由暗物质组成的稳定星系核，该核心包围在暗物质晕中，研究还发现这些结构的中心可能过于密集，以至于一旦达到临界值它便会形成超大质量黑洞。
根据该模型，与已有的其他形成机制相比，该过程可能将更快发生，并使早期宇宙的超大质量黑洞在他们栖息的星系之前形成，这与现在的理解恰恰相反。
拉普拉塔国立大学的研究者Carlos R. Argüelles牵头了此次研究，Argüelles表示：“这一新的形成机制或许为早期宇宙的超大质量黑洞如何形成提供了自然的解释，不需要以恒星的形成为前提，也无需采用吸积率不切实际的种子黑洞。”
新模型的另一个有趣结论是，对于小一些的暗物质晕（比如那些矮星系附近的暗物质）而言，或许不需要达到塌缩形成黑洞的临界质量。作者们表示，这随后可能在更小的矮星系中形成一个暗物质核而不是原本预期的黑洞。这样的暗物质核仍能够模仿传统理论中中心黑洞的引力信号，而暗物质晕还能解释观测到的星系旋转曲线。
“该模型展示了暗物质晕是如何承载中心的高密度的，这对理解超大质量黑洞非常重要，” Argüelles补充说。
“我们首次证明了核-晕暗物质的分布确实能形成一个宇宙学框架，并在宇宙有生之年维持稳定。”
作者希望后续研究能够揭示更多早期宇宙中超大质量黑洞的形成机制，并研究不活跃星系（包括我们的银河系）的中心是否能够承载这些暗物质核。
银河系核心。图片来源：NASA
翻译：耿淑娟
审校：张和持
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