銀河系中的超大質量的黑洞是怎麼形成的?

講科學堂


銀河系中的“王者”就是中心的超大質量黑洞了,這個“王者”從哪來的?其實它一出生就是個“王者”,沒有辦法,就是這麼強大。



銀河系中質量最大的單個天體正是銀河系中心黑洞了,它又被叫做人馬座a,質量約431萬個太陽質量,銀河系之所以存在非常依賴它的力量,正是它的引力和旋轉作用,使得銀河系匯聚了無數顆星體,形成了一個不斷旋轉的棒旋星系,它是銀河系真正的統治者。


人馬座a是一個超大質量黑洞,超大質量黑洞通常又被稱為星系級黑洞,其質量約為太陽的數十萬到數百億倍,雖然目前關於超大質量黑洞的形成還沒有定論,但是科學家們普遍認為它們大都產生於宇宙之初,不然的話就難以形成如此巨大的質量。因為恆星形成的黑洞的質量通常只有太陽的幾倍到幾十倍,這樣的黑洞增加萬倍甚至上億倍的質量需要極其漫長的時間,現今的宇宙年齡(約138億年)根本不夠用,無論恆星級黑洞以吞噬其他星體或者是相互撞擊合併,在一百億年的時間中,都難以達到星系級黑洞的質量。


這是因為恆星級黑洞形成後,只能吞噬它旁邊的星體物質,我們知道恆星相互間的距離都是很遠的,一個多星系統中形成的黑洞,頂多很快把這個多星系統吞噬掉,但吞噬的過程至少也需要上億年的時間,即便把它所在的多星系統中的所有天體都吞掉的話,也不過是幾百個太陽的質量,而如果它再想吞噬其它恆星系統中的天體,就非常困難了。

我們再假設黑洞所在的空間中恆星密度比較高,但它要想掃蕩附近的幾十顆恆星,一百億年的時間恐怕都不夠,即便這樣的黑洞有幾個距離比較近,能夠撞到一起以及合併成大黑洞,其耗時也是曠日持久的,因為相互繞行的時間通常都極其漫長,而即便合併到一起,也不過形成一個幾百上千個太陽質量的黑洞,即便是十個這樣的黑洞融合到一起,才不過達到太陽的萬倍質量,但是十個黑洞融合所消耗的時間,很可能要比如今的宇宙年齡還要長。



所以星系級的超大質量黑洞基本不會以這樣的模式形成,它們最有可能是誕生於宇宙之初,比如迄今為止人類觀測到的質量最大的黑洞ton618,它的質量規模達到了太陽的660億倍,幾乎相當於人馬座a的15000倍,然而它距離我們約104億光年,也就是說它至少在104億年前就存在了,這個時候距離宇宙誕生才不過30多億年,恆星級黑洞無論如何無法形成這樣的規模。


那麼宇宙之初是如何形成了這些超大質量黑洞的呢?通常認為在宇宙大爆炸之後的較短時間中,宇宙中能量和物質的分佈並不均勻,在物質極為緻密的地方直接就形成了黑洞,而且它們的質量極大,同時又有宇宙大爆炸的力量非常巨大,所以這些黑洞只要距離不是特別靠近,它們就會隨著宇宙的膨脹相互之間的距離就越來越遠,而它們強大的引力場又攪動著附近的物質圍繞它們旋轉,這些物質逐漸形成了行星,恆星等天體,於是一個個星系已經形成了,我們所在的銀河系的形成也大抵如此。


科普大世界


銀河系核心的超大質量黑洞是怎麼形成的?這個問題可以擴展為"包括銀河系在內的星系核心的超大質量黑洞是怎麼形成的?"。這是一個天文學家一直在努力研究的問題,到目前為止並沒有一個統一確定的答案,有的只是一些較為合理的猜測。


在宇宙中,有大量的網友熟知的恆星級黑洞。它們一般質量較小,為十幾到幾十個太陽質量,由質量較大的恆星演化到晚期,伴隨超新星爆炸產生。在爆炸時,把外殼的氣體拋掉,剩下恆星的核心塌縮成為黑洞。這些恆星級黑洞在星系的內部有許多。但與恆星級黑洞不同,在幾乎所有的大質量星系中心還存在一個超大質量黑洞。之所以說是“超大質量”,因為它們的質量要遠超恆星級黑洞,差了好多個量級。質量較小的那些也是太陽質量的幾百萬倍,特別大的甚至可以達到十億乃至百億太陽質量。它們要比一些小星系的整體質量還要大。


關於超大質量黑洞的最初起源,也就是“種子黑洞”並不是很確定。目前有理論指出,在宇宙形成的早期,大質量的團塊氣體可以直接塌縮成為黑洞,而不經過塌縮成為恆星再經歷恆星死亡塌縮成為黑洞這一過程。氣體能夠直接塌縮成為星系中心的種子黑洞,但請注意此時黑洞並不是特別大,或許僅為千個太陽質量。在其周圍的氣體塌縮成為星系中的恆星,星系中的恆星和星系中心黑洞在誕生星系的星雲中一起誕生,此時星系也較小,遠小於我們現在觀測到星系,或許現在可以稱之為“小星系”,在此之後就開始星系中心黑洞和星系的共同演化的歷程。星系中心黑洞經歷對星系中氣體的吸積吞噬使得質量快速增長,但更重要的是在小星系一系列的碰撞合併最終成長為“大星系”的過程中,這些小星系的中心黑洞也在碰撞合併最終成長為今天我們觀測到的星系核心超大質量黑洞。相較而言這個過程更為有效,對星系核心超大質量黑洞的最終形成功不可沒。


南極觀星人


超大質量黑洞形成的過程本來就是個謎,記住,這個一個至今沒有統一說法的理論。因為科學家假設,如果超大質量黑洞是從小黑洞慢慢長大的,那麼為什麼我們現在很少看到中等質量的黑洞?

這個級別的黑洞缺失很嚴重,幾乎沒找到多少,要麼是恆星級黑洞,要麼是超大質量黑洞,所以這個途徑可能不是超大質量黑洞形成的方法。

於是科學家又提出一個方法,是否是黑洞碰撞、合併產生了,這種理論的接受範圍比較大,目前科學家也認為合併是超大質量黑洞形成的途徑之一。

但還有第三種,這就是一出生就是超大質量黑洞,一出道就是王者,一直保持到今天,這個理論不是沒有基礎,因為我們在宇宙早期也發現了超大質量黑洞,請問如果它們是一步步靠吃變大的,那麼在宇宙誕生之後沒多長時間就出現了,這顯然不是靠吃、吸積物質變大的,因此超大質量黑洞有可能一出生就是一個王者。


太空伊卡洛斯


黑洞形成的條件無外乎於質量太大,導致天體系統坍塌為一個點,即黑洞。



科學家指出,在每個星系的中心都應該有一個超大質量的黑洞,這個星系中心的黑洞可以掌控整個星系,通過其引力可以把星系內的天體牢牢吸引住。在銀河系內,也應該存在一個超大質量黑洞,其質量可以達到太陽的100萬倍到100億倍。不過,也沒有人到過銀河系中心親自看見過此超大質量黑洞,所以到底這麼大的黑洞存不存在,誰也不知道。

不過,既然可能存在,我們還是猜測一下這麼大的黑洞是怎麼來的。



這裡之所以說猜測,因為銀心中央存不存在超大質量黑洞還不確定。且超大質量黑洞的起源,現在仍屬於爭議地帶。所以,我們這裡僅僅猜測一下,不對之處歡迎大家提出意見:

在宇宙奇點爆炸後很短的時間內,很多物質被噴發出來,而銀河系就是一大團物質雲。由於此時宇宙還沒膨脹多少,所以銀河系中心的質量密度極大,同時再加上宇宙爆炸的衝擊力,銀河系中心物質瞬間發生坍塌,形成了超大質量黑洞(也成為太初黑洞),並且此黑洞還一直吞噬周圍的物質。隨著宇宙膨脹的加速已經宇宙空間的增加,宇宙物質密度減小,空間增大,包括太陽系等天體系統逐漸形成並圍繞著銀心轉,銀河系中心的黑洞慢慢無法自由的吞噬周圍物質,最終形成了一個穩定的中心黑洞。



以上就是銀河系黑洞來源的一個猜測,具體是不是這樣形成,誰也不知道。目前,還沒有一個明確的理論來解釋超大質量黑洞形成的過程。

關注一下,後續會有更多優質回答~


PhD肖


當大爆炸後,能量由無序向有序發展,並逐漸形成粒子,物質等狀態。各大粒子集團在暗物質的海洋中因為引力作用,並在暗物質流的推動下形成了初始的星系群,並高速旋轉。相互排斥相互吸引,形成了宇宙間星系的平衡。

其中有個高速旋轉的粒子,叫銀河系,它大約包含了千億個恆星系,形成了一個引力中心,它叫黑洞。

黑洞是由於暗物質流推動恆星系擠壓而成的一個引力中心,正如水中的旋渦中心。

銀心黑洞維持著銀河系的平衡,其引力及斥力足以達到與相鄰星系保持平衡。


你的同鄉749


對這類問題,凡人是不好解析的。有人回答了此問題。且答案簡潔精當。此人非凡,乃是佛祖。佛祖說:大幹世界,兆億眾生,皆因緣而聚,無緣而散。何為緣者?緣者,吸引力也,亦即後世英國佬牛頓之萬有引力之說也。是故,銀河系中心之黑洞乃系萬有引力之牽引而匯聚所成也!


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