天文學家最新發現宇宙黑洞成長正在減緩
編譯／李寓心
有天體物理學家團隊研究宇宙138億年的歷史過程，發現黑洞的成長正在減緩。「黑洞」（Black Hole）是一種引力強大到連光都無法逃逸的奇特天文現象，其中質量最大的「超大質量黑洞」，比太陽重百萬到數十億倍。通常這些巨大的黑洞位於星系的核心，我們所屬的銀河系中心也存在著一個超大質量黑洞。研究人員為解開超大質量黑洞的演化過程，建立一個涵蓋120億年的黑洞模型，希望能更深入了解黑洞誕生的起源。
根據人類現在已知的研究，超大質量黑洞主要透過兩種方式成長，一是從宿主星系吸取氣體，稱為「吸積」（accretion）；二是當兩個星系碰撞時，相互合併。當超大質量黑洞吞噬氣體時，幾乎都會發出強烈的X射線，一種肉眼看不見的高能光。然而，光線並非來自黑洞本身，而是黑洞周圍的氣體。
當氣體被黑洞拉扯時會被加熱發光，產生像是X射線的輻射，所以吞噬的氣體越多，X射線就越多。過去20多年來，研究人員大多仰賴發射升空的三大X射線太空望遠鏡：錢德拉、XMM-牛頓衛星和eROSITA，捕捉來自宇宙中，正在吸積氣體的超大質量黑洞所發出的X射線。
利用超級電腦模擬宇宙演化
這些數據使研究團隊能夠估計，超大質量黑洞透過吞噬氣體生長的速度。平均而言，一個超大質量黑洞，每年可吞噬一顆太陽質量的氣體，具體數值取決於各種因素，如與宿主星系所有恆星的總質量密切相關等。除了吞噬氣體之外，超大質量黑洞，還可以透過星系碰撞，互相合併成質量更大的單一黑洞。如今使用超級電腦宇宙來類比，可預測這些事件發生的頻率，將太空中無數星系類比成磚塊，模擬宇宙如何隨時間演化和發展，進而建構出整個宇宙。
隨宇宙演化黑洞數量趨穩定
這些模擬表明，星系及超大質量黑洞在整個宇宙歷史中，會經歷多次合併。研究團隊利用X射線和超級電腦，模擬追蹤這兩種增長管道，結合起來作為宇宙整體和黑洞的演化史，發現數十億年前宇宙年輕時期，超大質量黑洞的成長速度比現在來得快。隨著宇宙演化，氣體逐漸耗盡，超大質量黑洞的生長，也隨之減緩，大約80億年前，超大質量黑洞的數量漸趨於穩定，此後數量並沒有明顯增加。
資料來源：Live Science
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