為什么說中等黑洞的碰撞可能是大型黑洞的重要成因？一起來看看吧！

一個(gè)遙遠(yuǎn)的剛產(chǎn)生的黑洞可能意味著一個(gè)距離更近、質(zhì)量更大的黑洞的存在，這是這些黑洞中的一部分，然而事實(shí)證明，這些更大的黑洞非常難以找到。

我們所知的黑洞一般有三類。一種是當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星爆炸或兩顆超高密度中子星相撞時(shí)產(chǎn)生的。它們的質(zhì)量大約是太陽的5到50倍，所以我們稱它們?yōu)楹阈琴|(zhì)量的黑洞。

超大質(zhì)量黑洞是第二類，常發(fā)現(xiàn)于星系中心，質(zhì)量是太陽的數(shù)百萬倍或數(shù)十億倍（就像最近觀測到的M87中著名的那個(gè)）。

在這兩者之間應(yīng)該有一類，稱為中等質(zhì)量黑洞（或IMBH）。它們的質(zhì)量是太陽的幾百倍到幾十萬倍。有大量證據(jù)表明它們是存在的——例如，對矮小星系的觀察表明，一些矮小星系的規(guī)模較大，而另一些矮星系似乎是潮汐擾亂事件背后的罪魁禍?zhǔn)?，因?yàn)楹诙磳⒑阈撬撼伤槠⑵渫淌伞茈y找到確切的證據(jù)。

尋找它們的一個(gè)有趣的方法是通過引力透鏡。如果來自遙遠(yuǎn)物體的光在到達(dá)地球的途中經(jīng)過一個(gè)大質(zhì)量物體（我們把這個(gè)物體稱為透鏡；一般來說，它是一簇星系團(tuán)，但黑洞也可以成為替代品），質(zhì)量會(huì)扭曲光線通過的空間，從而改變它的行為。在圖像中，我們可以看到環(huán)繞著遠(yuǎn)源的環(huán)、弧和斑點(diǎn)，所有這些都是由巨大的透鏡造成的海市蜃樓。

另一種透鏡效應(yīng)可以使我們觀測到，如果光來自瞬變，即一種短暫的事件，如爆炸。光從這個(gè)事件向各個(gè)方向發(fā)射，其中一些是直接傳給我們的。但是，如果在我們和爆炸之間的某個(gè)地方有一個(gè)透鏡狀的物質(zhì)，它的引力會(huì)扭曲路徑，將原本可能看不到的一點(diǎn)光線彎曲到我們身上。它必須走一段更長的路才能到達(dá)我們身邊，所以我們會(huì)再次看到同樣的爆炸，只不過延遲了一段時(shí)間。

在這項(xiàng)新的工作中，科學(xué)家們觀察了伽馬射線爆發(fā)，這是一種當(dāng)恒星質(zhì)量的黑洞誕生時(shí)發(fā)生的驚人的巨大爆炸。這些時(shí)間或短（持續(xù)大約2秒，通常是從中子星合并時(shí)開始）或長（大于2秒，長達(dá)幾分鐘，當(dāng)一個(gè)大質(zhì)量恒星爆炸，其核心坍塌形成黑洞時(shí)）。

爆發(fā)和瞬變源實(shí)驗(yàn)（BATSE）是康普頓伽馬射線天文臺(tái)（Compton Gamma Ray Observatory）上的伽馬射線探測器，該天文臺(tái)于1991年至2000年在地球軌道上運(yùn)行。在它的一生中，BATSE經(jīng)歷了2700次伽馬射線爆發(fā)，這是一個(gè)巨大的數(shù)字，大約每天一次?？茖W(xué)家們仔細(xì)梳理了所有這些數(shù)據(jù)，尋找那些似乎在延遲一段時(shí)間后重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。

在所有的行星中，他們發(fā)現(xiàn)了一顆：伽瑪暴950830，它是1995年8月30日爆發(fā)的。這是一次短暫的伽馬射線脈沖爆發(fā)，持續(xù)了大約0.2秒。然而，0.4秒后，科學(xué)家們就觀測到了第二個(gè)脈沖。它在四個(gè)不同的能量通道中被檢測到（類似于可見光中的顏色）；雖然脈沖的形狀在四個(gè)通道中與預(yù)期的不同，但在每個(gè)通道中，第二個(gè)脈沖的形狀幾乎與看到的第一個(gè)脈沖的形狀完全相同。

這聽起來確實(shí)非常像引力透鏡，像是實(shí)際爆發(fā)的回聲。從統(tǒng)計(jì)學(xué)上看，他們發(fā)現(xiàn)這不是假警報(bào)的可能性超過99%；也就是說，這是一個(gè)真正的引力透鏡事件。

第二個(gè)脈沖到達(dá)的延遲可以用來計(jì)算透鏡黑洞的質(zhì)量。這實(shí)際上相當(dāng)復(fù)雜，取決于事件的幾何形狀（黑洞距離我們和爆炸之間的分界線有多遠(yuǎn)），以及到黑洞和透鏡爆炸的距離。但他們發(fā)現(xiàn)黑洞的最大質(zhì)量是太陽的55000倍。如果它距離更遠(yuǎn)，它的質(zhì)量就不那么大，但它基本上不可能離得太遠(yuǎn)，以至于質(zhì)量下降到恒星質(zhì)量范圍內(nèi)。

換句話說，這看起來非常像一個(gè)中等質(zhì)量的黑洞。

考慮到這種現(xiàn)象非常罕見（2700次爆發(fā)中只有一次），他們估計(jì)每百萬立方光年的太空中大約有65次這樣的IMBH。我知道這是一個(gè)很難摸索的單位，但換一種說法是，他們認(rèn)為在銀河系大約500萬光年的范圍內(nèi)，應(yīng)該有大約4萬個(gè)這樣的IMBH(所以這包括了我們附近的幾個(gè)星系)。

目前的結(jié)果看來還不錯(cuò)，也許我們很快就能找到更多。他們估計(jì)，其他天文臺(tái)數(shù)據(jù)庫中可能存在另一次這樣的透鏡狀爆發(fā)的可能性為50%，因此可能會(huì)發(fā)現(xiàn)第二次。

我們認(rèn)為IMBH可能是超大質(zhì)量黑洞的種子；在早期宇宙中，中等質(zhì)量的黑洞可能首先形成，然后相互碰撞或吞噬物質(zhì)而迅速生長。這仍然是宇宙學(xué)中最大的懸而未決的問題之一，因此理解IMBH的作用是至關(guān)重要的。

但首先我們需要明確地找到它們，這樣我們就可以用各種方法來研究它們。我懷疑我們已經(jīng)非常接近做到這一點(diǎn)了。

BY:?syfy

FY:?羅導(dǎo)

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