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Dec. 27 2023

存在恆星核心的微黑洞可能會由內到外逐漸吞噬恆星

  • 紅巨星的核心可能隱藏著宇宙爆炸初期就形成的微小黑洞。圖片來源:Live Science。

    紅巨星的核心可能隱藏著宇宙爆炸初期就形成的微小黑洞。圖片來源:Live Science。

  • 由以上圖解所顯示,形成於宇宙初期的微小黑洞,會讓初期宇宙中的第一批恆星提早誕生,並且在這些恆星的核心中逐漸成長,最終將影響星際物質的聚積與星系形成,並逐漸演變為位於星系中央的超大質量黑洞。圖片來源:Live Science。

    由以上圖解所顯示,形成於宇宙初期的微小黑洞,會讓初期宇宙中的第一批恆星提早誕生,並且在這些恆星的核心中逐漸成長,最終將影響星際物質的聚積與星系形成,並逐漸演變為位於星系中央的超大質量黑洞。圖片來源:Live Science。

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根據最新研究顯示,在宇宙大爆炸後一開始的極短時間內,從一片混沌中所產生極微小的密度差異,就可能開始誘發物質聚積,形成無數微小、熱而緻密的集團。並且在宇宙誕生後的第一秒內隨即塌縮,形成約原子大小的微黑洞。這些黑洞有些可能已被恆星捕獲,至今仍潛伏在這些恆星的核心中。

紅巨星的核心可能隱藏著宇宙爆炸初期就形成的微小黑洞。圖片來源:Live Science。

紅巨星的核心可能隱藏著宇宙爆炸初期就形成的微小黑洞。圖片來源:Live Science。

一般來說,這些黑洞形成之後,大部分都會以極高速度穿越宇宙空間,即使遇上恆星也會在瞬間從另一側穿出,根本不會影響恆星。但是如果其中有些許移動較緩慢的黑洞,就有機會被恆星所捕捉並停留在核心中。經由科學家們進一步的研究後發現,如果這些理論上的微黑洞確實存在,而且被恆星所捕捉,有可能演變出以下兩種可能。第一種可能是:由於這些質量極低的微黑洞實在太小了,即使從宇宙形成初期就存在恆星的核心,經過宇宙演化這麼長的時間,甚至無法讓本身的質量再增加一倍。而第二種可能是:如果有些微黑洞質量稍微大了一點,那麼就有可能透過吞噬恆星核心的物質,有效地增長。

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由以上圖解所顯示,形成於宇宙初期的微小黑洞,會讓初期宇宙中的第一批恆星提早誕生,並且在這些恆星的核心中逐漸成長,最終將影響星際物質的聚積與星系形成,並逐漸演變為位於星系中央的超大質量黑洞。圖片來源:Live Science。

由以上圖解所顯示,形成於宇宙初期的微小黑洞,會讓初期宇宙中的第一批恆星提早誕生,並且在這些恆星的核心中逐漸成長,最終將影響星際物質的聚積與星系形成,並逐漸演變為位於星系中央的超大質量黑洞。圖片來源:Live Science。

若前述說法成立,這些黑洞若持續成長至接近小行星或者矮行星的大小,將會開始貪婪地消耗核心物質,並且在接下來的數百萬年中,對恆星演化產生明顯的影響。如果發生這種情況,黑洞將會開始從內到外吞噬恆星,導致核心產生擾動並釋放出額外的能量,並且讓它膨脹成紅巨星,而這種核心演化由黑洞所驅動的恆星,稱為「霍金星」(Hawking stars)。由於膨脹機制與恆星演化末期,由核心產生高溫讓恆星膨脹的紅巨星不同。因此推斷由霍金星所形成的紅巨星溫度,會比恆星演化末期所形成的紅巨星要低上許多。而目前在天文上,恰巧就有這類低溫,難以用目前的恆星演化模型來解釋的紅巨星存在,稱為「紅離散星」(red stragglers)。直到目前為止,已經累積發現了約500顆這樣的恆星。

研究團隊表示,由於這些黑洞體積極小且移動速度極高,非常難以發現。但若確實存在,它們將可能遍布整個宇宙。未來團隊將進一步觀測這些紅離散星,分析它們的脈動與震動模式,並且進一步研究,如果真的有黑洞存在恆星之中,它們是如何吞噬核心物質並影響恆星演化。

 

資料來源:Live Science

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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