计算机模拟发现：银河系或存1.7亿个恒星质量黑洞

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科技日报记者 张梦然

据ScienceAlert网站3日消息，美国天文学家通过计算机模拟发现，银河系中可能存在约1.7亿个恒星质量黑洞。它们分散在星系各处，构成了隐藏的银河系“地下世界”。这项研究重建了银河系136亿年的演化历史，不仅估算出黑洞的总数，还预测了它们的分布、质量，以及诞生它们的爆炸的特征。研究成果已提交至美国天文学会期刊。
黑洞是大质量恒星死亡后的遗骸。当恒星耗尽聚变燃料，核心便不再有向外的压力支撑，随之坍缩成一个光线也无法逃脱的天体。这正是天文学家面临的难题：光几乎是探测宇宙的主要信息源，而黑洞不发光，因此很难被找到，更难以统计其数量。
                          华盛顿大学、卡内基梅隆大学等多家机构人员组成团队，此次利用已知的恒星、黑洞与星系演化规律，构建了虚拟的银河系，追踪数十亿年间的恒星形成、恒星死亡、黑洞诞生与星系演化过程，借此估算当今应当存在的恒星质量黑洞数量。模拟显示，在银河系的生命周期内，约有1.7亿颗恒星成为了黑洞。
这一数字听起来庞大，但考虑到银河系的尺度，实则稀疏。团队计算出，在太阳到银心的距离上，黑洞的分布密度约为每6250立方秒差距（立方秒差距为天文学体积单位）1个。从时间维度看，1.7亿个黑洞分布在银河系136亿年的历史中，平均每80年诞生一个新的恒星质量黑洞。
这项研究最引人注目的发现，关乎黑洞的分布形态。此前的证据表明，黑洞往往不会停留在诞生的位置。许多黑洞诞生于不对称的超新星爆发，天文学家称之为“出生踢”，它会将新生天体踢向星系各处。偶尔踢力足以达到银河系的逃逸速度，但大多数情况下，黑洞只是在星系内部进行长距离旅行，这导致其分布与恒星族群略有不同。
模拟还表明，质量最轻的黑洞飞离银道面最远，因为它们在出生时受到的踢力最强。相比之下，质量较大的黑洞在形成时有更多物质回落，从而抑制了踢力。
这也意味着，未来的巡天观测将不仅仅是清点黑洞数量。黑洞的质量与运动能够揭示缔造它们的恒星的死亡方式，从而帮助天文学家探索超新星爆发与黑洞形成模型。
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1.7亿个，这是科研人员模拟计算出的黑洞数量。听起来数量惊人，不过毕竟宇宙也大得惊人。总有大质量恒星会死亡，留下吞噬一切的黑洞。这次，天文学家不仅估算了黑洞的数量，还给出了它们的空间分布和运动特征，指出了“出生踢”的重要作用。也就是说，现在人类面前已经有了一张黑洞地图和一套理论框架，以后的各类观测，都可以对这一框架进一步证实或者证伪。未来，如果实际情况和这些预测相去甚远，我们就又要修正对宇宙的理解了。