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先有星系還是黑洞? 新研究顛覆既有理論

有研究發現,在宇宙初期,星系與黑洞共存且相互影響,這完全顛覆了先有星系後有黑洞的傳統理論。此為星系中央的黑洞發出輻射的示意圖。

傳統的理論認為,宇宙中先有恆星與星系的存在,後來才出現黑洞。但剛發表的一項研究表明,在宇宙初期,星系與黑洞不但共存,而且互相影響,這完全顛覆了人類對這個領域的認知。

美國約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)在2月6日發佈的新聞稿中指出,傳統的理論主張說,星系在宇宙初期形成,而在星系中的超大質量恆星塌縮之後,黑洞才形成。

但由該校天體物理學教授西爾克(Joseph Silk)所領導的研究團隊藉由詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)所進行的觀測發現,宇宙初期的遙遠星系似乎比科學家預期的明亮許多,而且有非常多的年輕恆星和黑洞。

該研究團隊的分析稱,在宇宙最初的1億年裏,黑洞和星系共存,而且互相影響彼此的命運。科學家相信,宇宙是在138億年前經由大爆炸產生的。

西爾克表示,如果整個宇宙的歷史以12個月來計算,那這1億年就相當於1月的前幾天。

西爾克說,在宇宙初期,黑洞催生了大量恆星,促使星系形成,這完全顛覆了科學家對星系如何形成的認知。

所謂黑洞是太空中重力非常強大的區域,強到任何東西都會被它吸入,就連光線也是如此。因為這種力量,黑洞能產生強大的磁場,這些磁場會生成猛烈的風暴,而風暴會噴射出洶湧的電漿(又稱等離子體),如同巨大的粒子加速器。

西爾克說,這個過程可能是韋伯太空望遠鏡觀測到的黑洞與明亮的星系比科學家預期的還多的原因。

西爾克的研究團隊預測,年輕的宇宙歷經了兩個階段。在第一階段,黑洞噴出的高速粒子流加速了恆星的形成,而在第二階段,高速粒子流的噴出緩慢下來。

西爾克說,在宇宙大爆炸後的幾億年裏,氣體雲因為超大質量黑洞的磁場風暴而塌縮,此時恆星誕生的速率遠超過幾十億年後的正常星系中的恆星誕生速率。

他說,恆星誕生速率變慢是因為強大的高速粒子流噴出轉變成能量保存狀態,減少了星系中形成恆星所需的氣體。

他說:「我們認為,星系一開始是在巨大的氣體雲塌縮時形成的。」

他提到,令人意外的是,巨大的氣體雲中有「種子」,也就是龐大的黑洞,它以比科學家預期更快的速率協助氣體雲內部成分迅速生成恆星,所以第一批星系極為明亮。

該研究團隊預期韋伯太空望遠鏡將來能觀測到宇宙初期比較精確的恆星與黑洞數量,這有助於確認他們的估算。

西爾克希望這些觀測也能協助科學家把更多有關宇宙演化的線索拼湊起來,讓他們找到很多問題的答案。

上述研究結果發表於《天體物理學雜誌通訊》(The Astrophysical Journal Letters)上。

責任編輯: 李華  來源:大紀元記者陳俊村 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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