黑洞和星系哪個(gè)先出現(xiàn)?傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,黑洞是在第一批恒星和星系出現(xiàn)后形成的。然而,美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)通過對(duì)詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),黑洞不僅存在于宇宙之初,而且還是新恒星誕生和星系形成的“助推器”。這些新見解顛覆了關(guān)于黑洞如何塑造宇宙的理論。相關(guān)論文發(fā)表在最新的《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。
早期宇宙中超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的磁場(chǎng)(藝術(shù)圖),顯示了等離子體湍流流出,有助于將附近的氣體云變成恒星。新發(fā)現(xiàn)表明,這個(gè)過程可能是宇宙最初5000萬年恒星形成加速的原因。
圖片來源:羅伯托·莫拉爾·坎達(dá)諾薩/約翰斯·霍普金斯大學(xué)
經(jīng)典理論認(rèn)為,黑洞是在超大質(zhì)量恒星坍塌后形成的,而星系是在第一批恒星照亮黑暗的早期宇宙后形成。但此次的新分析表明,在最初的1億年里,黑洞和星系共存并影響了彼此的命運(yùn)。黑洞可能在宇宙誕生后的頭5000萬年里戲劇性地加速了新恒星的誕生,而這在宇宙138億年的歷史中只是一個(gè)短暫的時(shí)期。
論文主要作者、物理學(xué)和天文學(xué)教授約瑟夫·希爾克說,如果把宇宙整個(gè)歷史比作一年的12個(gè)月,那么這些年就像1月份的頭幾天。
研究認(rèn)為,黑洞“吹出”的高速外流粉碎了周圍的氣體云,把它們變成恒星,這極大地加快了恒星形成的速度。這就是為什么第一批星系在早期宇宙中通常較小,卻比科學(xué)家預(yù)期要亮得多。
希爾克解釋說,黑洞引力非常強(qiáng)大,任何東西、甚至是光都無法逃脫它們的吸引。由于這種力量,它們會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng),形成劇烈的風(fēng)暴,噴射出等離子體湍流,最終變得像巨大的粒子加速器一樣。
研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè),年輕的宇宙有兩個(gè)階段。在第一階段,來自黑洞的高速外流加速了恒星的形成;在第二階段,外流速度減慢。希爾克表示,大爆炸后數(shù)億年,由于超大質(zhì)量黑洞磁暴,氣體云坍縮,新恒星的誕生速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了數(shù)十億年后在正常星系中觀察到的速度。恒星的形成之所以放緩,是因?yàn)檫@些強(qiáng)大的外流轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰渴睾愕臓顟B(tài),減少了星系中形成恒星的氣體。
該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì),未來的進(jìn)一步觀測(cè),加上對(duì)早期宇宙中恒星和超大質(zhì)量黑洞的更精確計(jì)算,將有助于證實(shí)他們的推測(cè),并幫助科學(xué)家掌握更多關(guān)于宇宙演化的線索。
(原標(biāo)題:新研究顛覆傳統(tǒng)星系形成理論:黑洞成恒星誕生與星系形成助推器)
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