7800光年外的球状星团,或许充满了黑洞,黑洞碰撞频繁上演

黑洞是这个宇宙中最为诡异的天体,拥有着无与伦比的吞噬能力。在黑洞的事件视界之内,一切物理定律都将彻底崩塌,人类难以解释。任何有黑洞存在的地方,都是宇宙中最为诡异的区域。想象一下,如果有一片区域充满了大量的黑洞,那将是一个怎样波云诡谲的地方!
你可能以为这是一个纯粹的猜想,但科学家们或许已经在宇宙中找到了这样的目标。
在距离我们7800光年的位置上,有一个名为NGC 6397的球状星团。就在它的周围,可能有许多恒星级黑洞,将它包围起来,形成了一片神奇的宇宙空间。
球状星团,是一种几千、几万甚至上百万颗恒星构成的宇宙结构,其恒星密度要比太阳周围区域大几十倍,尤其在中心区域,恒星密度是太阳附近的数万倍。这些恒星拥有着相同的形成来源、时间和演化历程,而且通常都非常古老,在今天仍然紧密聚集在一起,形成了球状的巨大结构。
在银河系中,大约有150个这样的球状星团,NGC 6397就是其中比较典型的一个。这里的恒星普遍已经形成了100亿年以上,有的甚至和宇宙差不多古老,记录着银河系最悠久的历史。
通常以来,这样的球状星团都是科学家们研究银河系演化历程以及暗物质等谜题的主要观测对象。最近,科学家们发现了它们的另一个秘密,它们很可能是我们解决另一个宇宙谜题的重要参考,这个谜题就是中等质量黑洞。
通常来说,科学家把宇宙中的黑洞分为三种,分别是恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。顾名思义,恒星级黑洞通常来自于大质量恒星的坍缩,或者是更小的恒星级黑洞并合而成,分散在星系的各个角落。超大质量黑洞不同,来自于宇宙早期,形成的方式目前还有争议,它们普遍位于星系的中心。而中等质量黑洞,则很有可能是来自于恒星级黑洞的并合。
这三者之间的界限,目前没有一个非常科学的定义,还是通过取整数的方式来划分:质量不足太阳100倍的属于恒星级黑洞,大于100万倍太阳质量的属于超大质量黑洞,二者之间的就是中等质量黑洞。
奇怪的是,直到今天,人类发现的中等质量黑洞仍然极少,除了去年的一个之外,此前零星发现的几个都没有得到最终确认。黑洞在质量分布上出现了一个诡异的断档,这令科学家们困惑不已。
而最新的研究表明,在银河系的球状星团里,可能就分布着这样的中等质量黑洞,它们统治着这些古老的星团。在NGC 6397中,科学家们就找到了可能的证据。
作为一种连光都能吞噬的天体,黑洞是无法直接被观测到的。为了找到它们,科学家必须通过黑洞周围天体的运行规律来进行观测和分析。多年以来,科学家们就在球状星团中观测内部恒星的运行规律,希望找到黑洞存在的证据。最近,他们似乎终于接近了想要的答案。
法国巴黎天体物理研究所的天文学家Eduardo Vitral介绍:“我们已经找到了十分有力的证据,表明球状星团的致密核心处存在着看不见的质量。不过令我们惊讶的是,这个质量并不是来自于一个'点状’的结构,而是延伸到了整个星团百分之几的尺寸。”
这个质量所产生的影响,非常符合一种名为动态摩擦的拖曳效应。这种拖曳最早在1943年由钱德拉塞卡首次提出并进行分析,在这种效应下,各种天体之间会发生动量的交换,质量较高、密度较大的天体或天体系统会向核心处移动,而质量较低、密度较小的则会被甩到外围。
在本次研究中,像黑洞、中子星或者白矮星这样的致密星就是质量较高、密度较大的天体代表,它们在动态摩擦的作用下会逐渐靠近星团核心,同时把比较轻的恒星甩出去。
巴黎天体物理研究所的天文学家表示:“在利用恒星的演化理论进行分析后可以得出结论:我们发现的额外质量中有一大部分都是以黑洞形式存在的。”
不仅如此,此前的两项研究,也得出了类似的结论,认为球状星团的核心处可能隐藏着大量的黑洞。这两项研究认为那些都是恒星级黑洞,而非中等质量黑洞。
不过,这不代表这里就不可能有中等质量黑洞。毕竟这些恒星级黑洞还会不断地向中心靠拢,最终难免会发生碰撞,并合成为一个新的黑洞。如果两个黑洞足够大,那么产生的新黑洞就会有太阳100倍以上的质量,成为一颗中等质量黑洞。当然,这个过程会非常漫长,可能在很久以后才会上演。
说起来非常有趣,超大质量黑洞统治着整个星系,恒星级黑洞控制着自己周围的一片区域,介于二者之间的中等质量黑洞,成为同样介于两个系统之间的球状星团的主宰者,这样的等级分配似乎非常完美而又精妙,仿佛冥冥之中的注定一样。
与此同时,这些黑洞的碰撞还会给我们带来另一项重要的研究,那就是引力波天文学方面的研究。
我们知道,黑洞之间的碰撞可以产生出强大的引力波,这也是我们研究引力波的主要对象。通过引力波,科学家们可以获得大量的信息。而根据这几项研究,如果球状星团的核心处真的有大量的黑洞,那么它们彼此之间的碰撞应该会很频繁,这也势必会给我们提供大量探测引力波的机会,从而更好地了解这里到底有什么。
谁知道呢,也许在未来的探测中,科学家们可能真的在球状星团内部发现中等质量黑洞,填补黑洞分类的空白。我们也很期待,希望科学家们早点取得突破,让我们了解一下这片遍布着大量黑洞的区域,到底会有怎样诡异的事情发生。
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