天文在线|有些是直接坍缩的，证据来了！黑洞并非都由恒星坍缩产生简介：基于恒星坍缩理论

简介：基于恒星坍缩理论，超大质量恒星生命结束时经历超新星爆炸，自我毁灭后产生一个超大质量黑洞，但这个过程耗时很长。天文学家发现一些古老的SMBH ，需要通过超爱丁顿增长来解释其起源于直接坍缩，而非恒星残骸。
超大质量黑洞（简称SMBH）令人难以解释。一般认为，每一个庞大星系中心都会有这种庞大的奇点，我们的银河系也有一个，但它们因何存在却一直是个未解之谜。我们所知道的是，黑洞是在巨星坍缩时形成的。但该解释并不符合所有证据。

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恒星坍缩理论的确很好的解释了大部分黑洞的存在。该理论显示，一颗至少重于太阳5倍的恒星在其生命的尽头开始释放能量。由于恒星核聚变的外部压力是它抵抗自身质量向内引力的反作用力，所以当燃料耗尽时，就会产生某种奇异物质。
这颗恒星会经历超新星爆炸，然后坍缩，最终只留下一个黑洞。天体物理学家认为，超大质量黑洞就这样开始形成，通过“吞食”其他物质而逐步发展壮大。

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这幅艺术构图展示了超大质量黑洞的周围环境，这在许多星系中心都普遍存在。黑洞本身被一个非常热的吸积盘包围着，吸积盘内部物质不断下落，外部是一个尘土飞扬的环面。黑洞的两极也经常有高速喷射的物质，这些物质可以延伸到遥远的太空延。
图片来源:ESO/L 。 Calcada-ESO网站， CCBY4.0 ，
科学家们已经观测到了宇宙中古老的超大质量黑洞。今年3月，一天文学家团队宣称发现了83颗非常古老的超大质量黑洞，这大大超出了我们的认知。 2017年，天文学家发现了一个8亿太阳质量的黑洞，它在大爆炸后仅仅6.9亿年就完全形成了。它们是在宇宙早期形成的，那时还没有时间形成它们的超大质量形态。
其中许多超大质量黑洞的质量是太阳的数十亿倍。它们的红移如此之高，以至于它们一定是在大爆炸后的前8亿年形成的。但这并没有足够的时间来解释恒星坍缩模型。天体物理学家面临的问题是，这些黑洞是如何在这么短的时间内变得这么大的？

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加拿大安大略省西部大学的两名研究人员认为他们已经找到了答案。他们提出了一个新理论---“直接坍缩” ，可以解释这些令人难以置信的古老超大质量黑洞。
该论文发表在《天体物理学杂志》上，题为：超大质量黑洞在直接坍塌情形下的质量函数。作者是尚塔努·巴苏和阿潘·达斯。巴苏是恒星形成和原行星盘演化的早期阶段公认的专家。他也是西方大学的天文学教授。达斯也来自西方大学物理天文系。

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斯巴鲁望远镜拍摄的这张黑洞图片距离地球130.5亿光年。这些古老的SMBH们挑战了我们对黑洞形成的理解。图片来源:日本国家天文台(NAOJ) 。
他们的理论认为，这些古老的大质量黑洞在几段时间内迅速形成，然后突然停止增大。他们创建了一个新的数学模型，来解释这些迅速形成的古老黑洞。他们说爱丁顿极限，即恒星向外的辐射力和向内的引力之间的平衡，起到了一定的作用。
在这些直接坍缩的黑洞中，爱丁顿极限控制着质量的增长，但是这些古老的黑洞甚至可以稍微超过这个极限，他们称之为“超爱丁顿吸积” 。然后，由于其他恒星和黑洞产生的辐射，它们的生产停止了。