Language
Country/Area
No result found
隱藏的天文奇蹟：直接崩塌黑洞如何解開超大質量黑洞形成之謎？
直接崩塌黑洞（DCBHs）是一種高質量黑洞雛型，其形成過程來自於大量物質的直接崩塌。根據推測，這些黑洞在紅移範圍 z=15–30 之間形成，當時宇宙年齡約為一億到兩億五千萬年。與由第一代恆星（也稱為三型恆星）形成的黑洞雛型不同，直接崩塌黑洞種子是通過直接的廣義相對論不穩定性形成的。這類黑洞在形成時通常質量達到約 10^5 M☉。
這類黑洞雛型的提出最初是為了解決在紅移 z~7 時期已經觀測到超大質量黑洞的挑戰，許多觀測結果都已經確認了這一點。
形成機制
直接崩塌黑洞（DCBHs）被認為是高紅移宇宙中形成的巨型黑洞雛型，其形成時的質量大約在 10^5 M☉，但可範圍至 10^4 M☉ 到 10^6 M☉。形成 DCBH 的環境條件如下：
- 無金屬氣體（僅含氫和氦）。
- 原子冷卻氣體。
- 足夠大的萊曼-維爾特光子通量，以破壞氫分子，這使得氣體冷卻效率降低。
滿足上述條件可以避免氣體冷卻，因此避免原始氣雲的碎片化。無法碎片化並形成恆星的氣雲會經歷整體的重力崩塌，並在其核心達到極高的物質密度，約為 10^7 g/cm3。在這樣的密度下，該物體會經歷廣義相對論不穩定性，最終形成質量約為 10^5 M☉ 的黑洞，甚至可達 100 萬 M☉。這一不穩定性的發生，連同中間恆星階段的缺失，使得這類黑洞被稱為直接崩塌黑洞。
數量統計
直接崩塌黑洞被認為在高紅移宇宙中極為罕見，因為一次性滿足其形成的三個基本條件是相當具挑戰性的。當前的宇宙學模擬建議，DCBHs 在紅移15時的數量密度可能只有每立方吉秒差距約1個。在最樂觀的情況下，根據形成所需的最低萊曼-維爾特光子通量，其數量密度可達約 10^7 DCBHs 每立方吉秒差距。
探測進展
2016年，哈佛大學的天體物理學家Fabio Pacucci領導的團隊利用哈勃太空望遠鏡和錢德拉X射線天文台的數據識別了首兩顆候選的直接崩塌黑洞。這兩顆候選者的紅移皆大於6，並且與此類天體源預測的光譜特性相符。特別是，這些源在紅移較高的情況下，預測有顯著的紅外輻射過剩。
未來，進一步的觀測，尤其是使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，將對於調查這些來源的特性並確認其本質至關重要。
與其他黑洞類型的區別
原始黑洞是指在膨脹期間或輻射主導時期中能量或離子化物質碰撞直接崩塌形成的黑洞，而直接崩塌黑洞則是不同尋常的密集和大型氣體區域塌陷的結果。值得注意的是，透過三型恆星崩塌形成的黑洞不被視為「直接」崩塌。
在探索宇宙奧秘的過程中，直接崩塌黑洞的重要性逐漸被認識，未來的研究將可能揭開更多關於超大質量黑洞形成之謎的線索。在這一神秘的宇宙中，還有多少未知的黑洞等待人類去發現呢？
