为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

科技 8个月前 一为
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截至目前,科学家们在138亿光年的可观测宇宙范围内,共观测到了大约1200多亿个星系,并且估算出每个星系中的恒星数量平均达1000亿颗。比较有意思的是,在每个星系的中央,科学家们都发现存在一个大质量的黑洞,星系中的每个恒星系,都在围绕着这个中央黑洞作周期性的运转。大家记住,是每一个星系的中央都有这么一个黑洞,那么出现这种现象的原因到底是什么呢?

为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

在17世纪初期的时候,德国天文学家科学勒在长期天文观测和精确推导的基础上,提出了著名的开普勒三大定律,即:所有行星都在一个以恒星为焦点的椭圆轨道上运行;每颗行星在相同时间内它与恒星连线所扫过的面积相等;所有行星的轨道半长轴的立方值与公转周期的平方值的比值均相等。开普勒三大定律对人类认知恒星系的运动规律提供了全新的视野,而为何行星会围绕恒星做这样的运动呢?另一位伟大的科学家牛顿对此进行了深入思考,认为肯定存在着某种力在维系和推动星体的运行,于是他经过长期的研究,于1687年总结出了万有引力定律,提出无论是微观粒子、还是宇宙星体,都遵循着万有引力定律,两个物体之间的引力大小,与它们的质量乘积成正比、与它们间的距离平方成反比。但是牛顿并未对万有引力的产生原因做出解释,后来爱因斯坦提出了广义相对论,认为有质量的物体,会使周围的空间发生弯曲,一切物体都按照着测地线(也就是最短路程)运动,从而在弯曲的空间里看上去彼此相互靠近。

为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

以上就是关于引力概念的相关历史以及引力的本质,在我们所处的宇宙中,万有引力是影响星体运行的最基本力量之一,当然后来又发现和推测出来了暗物质和暗能量。我们现在了解最多、也是观测出来最早的恒星系,就是太阳系了,我们知道系内的每颗恒星都在围绕着太阳公转,这里面起到的最重要作用就是太阳的巨大质量产生的巨大引力,从而吸引着各行星以及系内的星际物质,以一定的速度进行公转,没有中心的太阳,那么太阳系行星将会以现有的速度分离出去,整个太阳系也将烟消云散。

为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

从最简单的方式去理解,为什么星系中间会有黑洞,主要就是黑洞能够提供维系着整个星系旋转运行的引力,而且从目前的认知来看,根据万有引力公式,只有黑洞才会有这么大的质量,才能提供这么大的引力,这也通过科学家们在观测星系中间的黑洞与整个星系的质量存在一定的比例关系上得到了证实。

为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

宇宙中的黑洞共包括三种形式,一个是由大质量恒星在生命末期经过超新星爆发之后,残留物质继续向核心坍缩而形成,这类叫做恒星黑洞;第二是在宇宙大爆炸的初期,由于大爆炸巨大的能量释放,使得同时释放出的物质之间被巨大的压力压得很紧,形成最古老和最初级的黑洞,一般只有粒子大小,但是质量可以和小行星媲美,这类叫做原初黑洞;还有一类就是处于星系中心,这里的恒星非常密集,质量巨大,生命周期也较短,容易发生恒星地相互碰撞合并演化为黑洞,也会在恒星生命周期结束后形所的黑洞吞噬下形成更大质量的黑洞。

为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

我们知道,太阳的形成,依靠的是就是原始星云的物质积累和不断吸聚,当达到氢核聚变条件以后演化为恒星,然后在万有引力和周围星云物质角动量守恒的作用下,形成围绕恒星运行的星云物质盘,继而处在围绕恒星公转的物质又发生物质的积累,逐渐演化为行星和卫星。

为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

如果眼界再放大一点,到达银河系,其形成原理和太阳系是差不多的,只不过形成历史更加悠久,在漫长的演化进程中,它也形成了一个质量中心,星系绝大部分的质量集中分布在中心区域,这里的恒星形成更具有得天独厚的条件,因为星云物质非常密集,比如在银河系中心3光年的区域,就分布着4000多万颗恒星,而且这些恒星的个头也非常大。根据恒星演化的规律,一般质量越大的恒星,其核聚变程度就越快,恒星的寿命也越短,在生命末期演化为黑洞的几率就越大,那些处在星系中心的巨大恒星,要比星系其它区域的恒星更早地进入生命的尾声,从而演化为恒星黑洞,很多这样的恒星黑洞由于分布较近,在引力的作用下,会发生黑洞的合并现象,形成质量更大的黑洞,久而久之就变成了星系中心的一个巨大的整体黑洞。

为什么所有星系的中央,都存在着一个黑洞?

以上就是星系中心为什么都有一个黑洞存在的原因。星系的规模越大,中心的黑洞质量也就越大,比如银河系中心的黑洞人马座A*,其质量约为太阳的400万倍;而银河系所在的室女座星系团就处于超本星系的中心区域,只不过在超本星系的中心还存在着比室女座星系团更大的星系团,科学家们命名为M87星系团,其中心区域的黑洞质量可以达到太阳的60多亿倍,可以推测再往上的星系团,其中心也会存在质量更巨大的黑洞,这种规模已经远远超出了我们的想象。

版权声明:一为 发表于 2022年2月9日 pm6:21。
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