新疆大学硕士毕业论文

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随着我们对宇宙更深入的了解，天文学家们确认一项令人非常惊讶的事情：

每个星系中心，似乎都存在着这么一些超级黑洞，它们的质量，往往是太阳的数百万到数十亿倍的超级黑洞。

就比如，我们银河系中心最大的黑洞，我们最早发现的sgr A*，其质量就有着约400万个太阳般的质量。

可这些超级巨大黑洞，人们发现它们的诞生的时间，居然是宇宙形成的最早期，甚至是在宇宙还没有达到现在年龄的10% 之前......

这个观测结果 ，也产生了给 黑洞理论 ，产生了 最大的冲击 ！

在过去的理论中，我们总以为黑洞的形成，是由于超大恒星的衰老坍缩而成，然后是小黑洞们相互吞噬，然后合并成大黑洞。在更多的时光岁月中，超级黑洞，自然而然就会产生。

可事实上，据传统的理论，依据对黑洞增长速度的了解。就会存在一个非常让人迷惑的悖论：自宇宙大爆炸以来，这么短暂的时间，应该没有足够的时间，让黑洞变得如此巨大。可事实上， 它真就发生了 ！！！

这客观结果的背后，星系中心，那些大得难以想象的超级黑洞，它们的存在，就不可否认地证明了一个事实：一定有什么，我们不知道的奇怪事情，曾发生过......或与我们所理解不一样的科学理论机制不断演绎着。

对此，在2021年4月份的 《皇家天文学会月刊》上，一个国际天文学家小组，就大胆提出了一个新理论：

很显然，这个新黑洞形成机制，从理论角度，也算是给解析 宇宙大爆炸后，在仅仅 8亿年内，就已形成的 超大质量黑洞 的天文现象，一个“合理”的答案。

但它们究竟是如何形成的，又是如何快速成长的……依然是一个缺乏直接科学证据的宇宙谜团。但，新的学说，也为人们探讨超大质量黑洞的形成原因，以及早期宇宙学理论研究，提供了一个非常重要的角度与方向。

作为宇宙中，甚至比黑洞还不可捉摸的东西。哪怕是天文物理学家们，目前，也只能以 盲人摸象的方式 ，去表述我们对它的认知。

因为，我们唯一能探知到它幽灵般的存在方式：目前，也只能借助于 引力透镜 、宇宙中 大尺度结构的形成 、微波 背景辐射等方法和理论来探测暗物质 。

按照学术中，最主流的大爆炸宇宙学 中经常用做的索引模型（ ΛCDM模型 ），由 普朗克卫星 探测的数据得到：整个宇宙的构成中，常规物质（即 重子物质 ）占 ，而暗物质则占 ，还有 是 暗能量 （ 质能等价 ）。

而按照目前的科学理论，暗物质，它与宇宙中正常的重子物质，能被观测到的相互作用，唯一方式是 引力作用 （我们所能看到的所有东西，其实，都由重子物质构成）。

说得再通俗一点，理论上，它应该存在着，但我们就是 不知道它是什么 ，也不知道它由 什么组成 。但由于爱因斯坦的广义相对论， 透过 重力 产生的效应，理论计算得知，咱们的 宇宙 中，应该大量存在于 宇宙的“暗物质”！

借助于所有物质、天体之间的这种引力 相互作用 ，我们通过可“ 观察 ”的，比如，星系的旋转，光线沿强引力场的弯曲方式，从这些天体间的引力效应现象，再减去普通物质的引力效应，得到暗物质所产生的理论上的引力效应，从而推理计算出暗物质的含量。

人们确认了这么一个事实： 大多数星系，都存在着大量暗物质 ！

这也引出另一个非常值得人们深思的话题，这种宇宙中最奇怪、又广泛存在着的东西，在宇宙相关天体的形成过程中，究竟扮演着什么角色，有会对它们的形成产生什么至关重要的作用呢？

还是说，位于银河系中心的超级黑洞，所有星系中的最早诞生的巨大黑洞，都是由它直接喂养出来的天体呢？

这个理论的支持者，美国加州大学河滨分校的物理学家和天文学家，余海博在自己的论文中阐述一个最大的话题： 为什么早期宇宙的黑洞，都会如此巨大 ？

要得出这个结果，只有两种可能：

第一，这些黑洞从诞生之初，还处于“种子或‘婴儿’期，就是质量巨大的，这是它的DNA所决定；

第二，这些黑洞与我们如今所认知的不一样，它的生长速度，远远要比我们想象中的要快。

又或者是，这两种可能，同时兼有之！

那核心问题就来了，是什么东西的DNA，或者什么样的独特的养分，才能喂养出这样怪物级的黑洞呢？

而目前人们所认知到的物质，似乎都无法满足这个条件！传统的黑洞理论，更无法得出合理的推理结果。

所以，研究小组把焦点转移到新发现的暗物质身上，你试想一下：若这样的超级黑洞中子，是从一个暗物质密集的晕中，就开始形成......

暗物质，会构成的稳定星系内核，其周围弥散着稀薄的暗物质晕，这些内核可能会变得非常稠密，一旦达到临界阈值，就会坍缩成超大质量黑洞。

且相比于常规物质之间会有相互作用的斥力，与物质的引力对抗，没有这样“天敌”的暗物质，反而能在早期宇宙，靠引力快速聚集在一起。越聚越多的暗物质，也让引力不断几何级地增加的情况下，暗物质晕中心凝聚的粒子就会加速，最终，它将在自己的质量下塌缩，形成黑洞的种子。

这样的 种子 一旦形成后，引力作用下，也能把除暗物质粒子之外的常规物质——重粒子同样吞噬增加，促成黑洞的快速成长。

研究小组认为：黑洞坍缩形成的过程，重子粒子物质的存在，也是关键养分之一。同时，这一过程中，各种粒子之间的相互作用，也会导致粘滞，从而驱散中心晕的角动量，进一步帮助崩溃过程......

而且，这种超大质量黑洞的形成方式，很可能比其他黑洞形成机制，理论上会更快发生，使早期宇宙中的超大质量黑洞，在它们栖息的星系形成之前，就已形成！这个理论观点，也彻底颠覆了目前的主流观点。

不过，研究小组坚信这新模型、新理论机制，具体过程中所展现的物理现象或特征，他们也能在未来更精密、灵敏的天文仪器设备能帮助捕捉到相关数据和信息，从而验证他们的模型与推理。

但不得不承认，这种新的形成机制，也为早期宇宙中出现的超大质量黑洞，是如何形成？提供了一个自然的解释。而在这一形成中，不需要恒星先形成，也不需要借助种子黑洞，不断吞噬合并，然后才会产生超大质量黑洞。

参考资料：

1、Seeding Supermassive Black Holes with Self-interacting Dark Matter: A Unified Scenario with Baryons 相互作用下的暗物质：或是超大质量黑洞的源起的种子，也是重子的统一场景；

2、《 科技 日报》3月2日刊，超大质量黑洞可由暗物质直接形成；

3、新疆大学 王同征（硕士毕业论文）大质量双黑洞形成的新通道——黑洞吸积暗物质；

4、Wikipedia， 暗物质 （英语：Dark matter） 相关释义。

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