03.06 天文學家是如何推算出銀河系內黑洞的數量的?

嚮往天堂的青年


銀河系內黑洞的數量其實沒有一個很準確的數值,即便是推算也是個大概的估計,精確度不是很高。在觀測黑洞方面,我們沒有太多的途徑,黑洞是大質量恆星生命的終點。

當恆星耗盡了核內的氫元素,核心的核反應無法產生足以與自身引力抗衡的能量,恆星就會發生塌縮,當恆星的質量達到一定限度的時候,塌縮就不會停止,最終變成體積接近無限小,密度接近無限大的天體。當這個天體的半徑小於史瓦西極限,這個極大質量的天體就會引發空間扭曲,連光都不能逃出它的視界,這就是黑洞。

奧本海默預測了關於黑洞的極限,他認為白矮星質量如果大於3個太陽質量,那麼它的演化重點就將是黑洞。這樣,我們可以知道哪些恆星會成為黑洞,而這類恆星在星系中佔得比重是多少,以這個比例再去乘上科學家估計得到的銀河系恆星數量,就能粗略地估計出銀河系中存在多少黑洞。從目前測算得到的數據來看,銀河系中的黑洞以及會演變成黑洞的恆星數量達到了數億個,而這個數量級以這種方法很難取得更精確的數據。

事實上,黑洞的數量具體是由星系質量、金屬丰度、以及初始質量函數決定的,從這個關係可以列出更精確的銀河系中黑洞數量的函數。但有一點需要指出,宇宙中缺少中等質量的黑洞,這一塊也是目前黑洞觀測上的一個空白。


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