星系中央普遍有巨型黑洞的存在(星系中心黑洞如何形成的)
大多数星系中央都有一个黑洞,是巧合还是宇宙规律?
星系中都有黑洞?
如果要从宇宙结构开始给人类做一个定位,那人类所在的地球是在太阳系当中,而太阳系其实是在银河系当中。在银河系当中,类似于太阳这样的恒星大概有1500亿~4000亿颗。
而银河系呢?银河系中心有一个400万倍太阳质量的黑洞,它是在本星系群当中。在本星系群当中,类似于银河系这么大的星系有几十个,其中仙女座星系是最大的,银河系其次。
在仙女座星系中心,也潜伏着一个巨大质量的黑洞,这个黑洞的质量达到了1亿倍太阳质量。其实不仅仅是银河系和仙女座星系,实际上宇宙中大多数星系都是有黑洞的,而且有的还不止有一个黑洞,还有可能是2个。那为什么会这样呢?
星系的形成宇宙中的宇宙结构形成的机理都是不大相同的。首先,按照目前的主流科学理论,宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。大爆炸之后,环境温度极其高,宇宙在极短的时间内,空间快速膨胀,温度开始逐渐下降。其中,内部的高能电磁波相互碰撞,产生正反实物粒子。
每十亿对正反实物粒子又会发生湮灭成电磁波,只留下一个正物质粒子。宇宙大爆炸之后38万年,宇宙的温度降到了3000度左右,这时候原子结构得以形成。早期的宇宙形成了氢原子和氦原子,但并不是说没有形成其他原子结构,只是因为不够稳定,又分裂成了氦原子。
后来,宇宙大爆炸2亿年前后,宇宙的一些地方,星云物质发生了引力坍缩,在引力的作用下,逐渐形成了恒星系。
我们所在的太阳系其实就是通过类似的过程形成的,只不过太阳系是在46亿年前发生的。
也就是说,早期的宇宙就出现了恒星。至于星系的起源,一直以来都是天文学家比较头疼的一个问题。一开始,很多人认为星系的起源类似于恒星系的起源。但是,他们后来发现,星系的中心物质密度高,越往外,物质密度就越低。但是恒星系并非如此,恒星的物质密度并不是随着距离中心越远而越低,而是随着距离中心越远,物质密度先逐渐变高,再逐渐变低。
因此,星系必然不是和恒星系一样的起源。按照目前的主流看法,星系的形成类似于贪吃蛇游戏。为什么这么说呢?
最早的星系应该是几个恒星系构成,规模都相对较小。后来,星系之间在引力的作用下开始合并,大的吃小的,越吃越大。
如今的星系其实都是这样吃出来的。我们举个例子,银河系其实有许多卫星星系,这当中就有一些星系在和银河系交汇时,会被剥落一部分下来,并入到银河系当中。比如:人马座矮椭球星系。
不仅是银河系在吃周围的星系,科学家还发现银河系很可能在40亿年后还会被仙女座星系吃掉。而且在未来,整个本星系群的几十个星系最终会在引力的作用下合并成一个巨大的星系。
为什么大多数星系中心都会有黑洞?星系在合并的过程中,随着规模的扩大,中心物质密度进一步的加剧。由于距离足够近,因此,中心的天体就会发生相互吞噬的情况,这很容易就达到形成黑洞的标准。当黑洞形成时,这个黑洞还有可能把周围的天体都吃掉,使得自身的质量越来越大。
不仅如此,由于星系之间还会相互合并。因此,极有可能发生两个星系中心黑洞之间的合并,这个合并会产生剧烈的引力波,这也是如今引力波项目下一个阶段主要观测的一个方向。
当然,还有可能出现两个星系侧面撞到一起,在融合过程中,两个中心黑洞都还存在的情况。
除此之外,正如上文所说的,要产生黑洞,实际上就需要星系足够大,一些矮星系由于规模太小,还没有能够形成中心黑洞。
不仅如此,我们知道,黑洞其实是恒星演化过程的产物,如果一些星系当中有特大质量的恒星,那么它在演化过程中极有可能产生黑洞,不过这个黑洞并非是特大质量的中心黑洞。
因此,一般来说,大的星系都会有中心黑洞,而小的星系这不会有。但是星系一般来说都会有普通的黑洞,而且数量绝对不会少。
暗物质很多人认为,正是星系中心的特大质量黑洞,将星系的天体都牵引住,才使得星系不会解体。但实际上,这个观点是有问题的。这是因为只关注了可见物质的情况。科学家发现,许多大型的星系都存在着暗物质,银河系有,仙女座星系也有。这些暗物质所提供的引力要远比可见物质大得多。因此,真正把星系粘合在一起的并非只是星系的中心黑洞,实际上,起到更大作用的是暗物质。
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