银河系中的超大质量的黑洞是怎么形成的?

讲科学堂


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,同时又有宇宙大爆炸的力量非常巨大,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


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


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。

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PhD肖


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。


你的同乡749


对这类问题,凡人是不好解析的。有人回答了此问题。且答案简洁精当。此人非凡,乃是佛祖。佛祖说:大干世界,兆亿众生,皆因缘而聚,无缘而散。何为缘者?缘者,吸引力也,亦即后世英国佬牛顿之万有引力之说也。是故,银河系中心之黑洞乃系万有引力之牵引而汇聚所成也!