如何打造一个巨人在早期宇宙?一项违反直觉的新预印本研究提出,从大量小动物的爆炸开始。
大量观察结果,特别是(JWST)揭示了铁证,证明年轻的宇宙是。尽管天文学家无法直接看到黑洞,但他们确实观察到了类星体——由超大质量黑洞提供动力的超亮物体。当物质落入如此巨大的黑洞时,物质会压缩并升温,释放出巨大的能量。事实上,类星体是整个宇宙中最强大的引擎,能够同时超越数千个星系并持续数百万年。
但类星体在宇宙记录中出现得太早,以至于没有足够的时间让第一批恒星诞生和死亡,然后让它们残余的黑洞合并并积累气体以成长到超大质量状态。
为了解开这个谜团,加州大学洛杉矶分校和东京大学的一组天文学家提出,也许微小的黑洞有助于这一过程。他们的研究出现在预印本数据库中arXiv,但尚未提交同行评审。
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在早期宇宙中建造巨型黑洞的一种潜在方法是跳过整个恒星形成过程,只让巨大的氢气云直接塌缩成黑洞。为了使巨大的氢云塌陷,你必须除去它的热量。但冷氢有一个令人讨厌的习惯,即从游离氢原子转变为双原子氢分子。
氢分子非常擅长通过发射辐射来冷却自己。事实上,太好了。在传统的情况下,在原子氢气云有机会塌缩成单个黑洞之前,它会分裂成许多更小的氢分子袋,每个氢分子袋都会塌陷,形成一堆恒星。
诀窍是让巨大的氢云冷却——但不要太快,以免整个氢云变成一个超大质量黑洞。新研究推测,这就是微小黑洞发挥作用的地方。
早期宇宙的物理学在诞生的最初几秒钟内它们是如此强烈,以至于宇宙可能直接产生了无数小黑洞,这些黑洞是通过时空本身的泡沫和沸腾的泡沫形成的。然而,这些小黑洞并不会永远存在。它们通过排放而蒸发,并且可能只有一小部分幸存至今。
但在宇宙的早期时代,最初的恒星、星系和黑洞可能要丰富得多。当它们蒸发时,它们会发出辐射,研究人员发现这些小黑洞可以释放适量的热量,以防止巨大的气体云分裂成氢分子团块,从而使云缓慢而稳定地塌缩成一个巨大的黑洞。
这个结果很有趣,因为它没有调用更奇特的能量释放形式或添加新的自然力。它还表明,即使是相对简单的物理学也可以在早期宇宙中以奇怪和不熟悉的方式相互作用。
研究人员希望通过更全面的模拟来跟进他们的初步研究,看看他们的模型是否能够在早期宇宙中产生正确丰度的巨型黑洞,并寻找 JWST 等望远镜可以用来验证这一想法的观测线索。









