多少恒星成黑洞？4000亿亿个！

　　◎本报记者 吴纯新 符晓波

　　知道了宇宙中恒星级质量黑洞的总数，可以辅助人类进一步明白宇宙“巨型怪兽”是若何从“轻种子”黑洞生长起来的，进而可以让人们对恒星演化、星系演化等基本天体物理历程有更深刻的熟悉，对双黑洞系统的形成渠道有更清晰的分辨，对双星演化涉及的物理历程有更好的明白。

　　黑洞，宇宙中最神秘的天体之一，它的起源和形成讲述着宇宙的已往和未来。黑洞在宇宙中占比若干？对宇宙有多大影响？科学家一直在寻找谜底。

　　不久前，来自意大利国际高等研究院(SISSA)等机构的科学家在《天体物理学杂志》上撰文称，他们首次盘算出恒星级质量黑洞在整个宇宙中的数目及漫衍情形。他们估量，宇宙中恒星级质量黑洞的数目到达了4000亿亿个。

　　天文学家迫切希望摸清黑洞“家底”

　　据悉，研究职员通过黑洞降生的几率、恒星质量、星系的金属品貌等多个指标综合评估获得了恒星级质量黑洞数据。

　　“恒星级质量黑洞是大质量恒星演化到终结的产物，它的数目中隐含着恒星、双星形成和演化以及星系形成和演化的信息。”华中科技大学物理学院教授雷卫华示意，研究这些黑洞的数目和质量漫衍，对于明白星系和宇宙的结构及演化具有主要意义，因此宇宙中事实有若干个黑洞，也是现代天体物理学和宇宙学领域最希望解决的问题之一。

　　一样平常而言，通过质量可以将黑洞划分为恒星级质量黑洞、中等质量黑洞以及超大质量黑洞三类。

　　现有理论以为，恒星级质量黑洞，即5倍—150倍太阳质量的黑洞，是恒星走向寿命终点后坍塌而成，这些黑洞相互之间也常发生并合事宜，并合后的黑洞质量更大。然则科学家仍不明确，那些超大质量黑洞到底是怎样生长而来。

　　科学研究解释，许多星系中央都“隐藏”着百万到百亿倍太阳质量的超大质量黑洞，它们是宇宙中的“巨型怪兽”，而它们与星系之间存在着慎密联系，其中几千到百万倍太阳质量的中等质量黑洞被以为是形成这些宇宙“巨型怪兽”的“重种子”，而恒星级质量黑洞则是形成宇宙“巨型怪兽”的“轻种子”。因此，探测出两类“种子”的数目及漫衍是研究超大质量黑洞形成的理论基础。

　　那么，宇宙中是否存在几千到百万倍太阳质量的中等质量黑洞？雷卫华示意现在也只有一些观察上的开端证据，现实中等质量黑洞是否存在尚不清晰。然则，对于注释一些泛起在早期宇宙(宇宙降生后8亿年内)中跨越10亿倍太阳质量的黑洞来说，中等质量黑洞的存在具有决议性意义。未来空间引力波探测或许会给出谜底，告诉我们到底有没有中等质量黑洞，以及有若干中等质量黑洞。

不顾风雪预警游客冈仁波齐转山致2死3伤 家属对事故存疑

经当地相关部门全力救援后，2月3日17时左右，救援民辅警到达被困人员处，将刘某、黄某、唐某3人下撤至安全地区。公开资料显示，卓玛拉山垭口地处冈仁波齐北侧，山顶海拔5700米左右，地势异常险峻，常年积雪，时有大风。

　　雷卫华先容，随着望远镜探测能力不停提升，人类对宇宙的探测越来越深，与黑洞相关的许多征象都发生在宇宙学尺度，科学家观察这些征象所获得的天体性子也是在宇宙尺度上的，“估算跨越宇宙演化历程的黑洞漫衍和数目对于注释超大质量黑洞具有决议性作用，对天体物理研究是异常有意义的。”雷卫华说。

　　黑洞无法直接观察该若何计数

　　黑洞引力异常大，无论是物质照样辐射，甚至光都难以从黑洞内部逃走，也正由于云云，人类无法直接看到它们。科研职员示意，黑洞无法直接观察，但可以借由一些间接方式得知黑洞的存在与质量。例如，借由物体被黑洞吸入前因黑洞引力带来的加速率而导致的摩擦放出的射线信息，可以推测出黑洞的存在，也可借由间接观察恒星或星际云气团绕行轨迹来获取黑洞的位置以及质量。

　　要估量宇宙中事实存在若干个恒星级质量黑洞，要害要弄清恒星级质量黑洞在宇宙演化历程中的漫衍情形，这在天文学中被称为黑洞的质量函数。事实上，测算黑洞数目，还可以使用双星演化数据、其他差其余理论模子，或基于引力波探测的效果来估量恒星级质量黑洞的漫衍，进而获得宇宙中黑洞的数目。

　　此次最新研究中，研究团队行使自己开发的恒星和双星演化代码并连系宇宙演化历程中星系物理性子的统计，获得了恒星级质量黑洞在整个宇宙演化历程中的质量漫衍。由此效果，人们便可以估算出现在整个可观察宇宙中恒星级黑洞的总数目。

　　雷卫华注释，详细而言，首先需要基于已有的观察知识给出宇宙演化历程中星系的性子，其中包罗会对恒星和双星演化发生显著影响的恒星形成率、恒星质量漫衍和金属品貌漫衍等物理量。其次，行使代码来追踪这些恒星或双星的演化历程。

　　“只有那些大质量的恒星才气在其生命终点发生超新星发作并坍缩为黑洞，对于双星系统，其伴星可能在演化中已经被抛射出去或被摧毁，演化为伶仃黑洞，也有可能形成双黑洞系统，并辐射引力波。”雷卫华说，这项盘算还思量了双黑洞系统由于辐射引力波而最终并合形成更大质量黑洞，从而导致黑洞的质量漫衍转变的情形。

　　基于黑洞质量漫衍的估量，虽然获得宇宙中黑洞的数目大得惊人，但其总质量仍只占宇宙中通俗物质的1%左右。其中，超大质量黑洞所占更少。雷卫华注释，通常一个星系只有一个超大质量黑洞，这解释大部门的通俗物质仍存在于星云中，这里是恒星降生的地方。这些通俗物质将继续驱动着恒星的降生和演化，并影响星系的结构和演化。

　　知晓黑洞总数科学意义重大

　　知道了宇宙中恒星级质量黑洞的总数，可以辅助人类进一步明白宇宙“巨型怪兽”是若何从“轻种子”黑洞发展起来的，进而可以让人们对恒星演化、星系演化等基本天体物理历程有更深刻的熟悉，对双黑洞系统的形成渠道有更清晰的分辨，对双星演化涉及的物理历程有更好的明白。

　　雷卫华说，恒星级质量黑洞是明亮X射线源、超新星发作、短时标伽马射线暴和千新星等高能天体物理征象的中央天体，领会黑洞的数目和质量漫衍，会加深我们对这些天体征象及其物理本质的明白，对这些猛烈发作事宜的发生做出预判。而这些高能征象也是生产宇宙中重元素的“工厂”，对人类进一步明白生命的起源也至关主要。

　　此外，双黑洞系统是主要的低频和高频引力波源，是“天琴”“太极”等空间引力波探测器和地面引力波探测器的目的源，对黑洞漫衍的进一步领会，将辅助人类在更高精度研究黑洞物理、限制宇宙学参数，以及磨练引力理论。

　　研究团队将恒星和双星演化模子与宇宙演化历程中星系物理性子连系起来，这种研究思绪受到相关学界普遍认可，其测算效果也与地面引力波探测器估量的效果基本吻合。但也有研究职员指出，研究中用到了许多简化和假设，例如只思量了伶仃恒星和双星演化形成黑洞的途径。而形成黑洞的其他渠道，例如星团、流动星系核吸积盘等并未思量在内。这些渠道对较大质量的恒星级质量黑洞的形成也很主要。或许未来将有更多关于黑洞的研究展现更多黑洞的隐秘。

【编辑:孙静波】 ,