原始黑洞可以驱逐恒星并取代它们

原始黑洞可以驱逐恒星并取代它们

这位艺术家的插图展示了原始黑洞的样子。事实上,黑洞将很难形成吸积盘,如图所示。图片来源:uux.cn美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心

(神秘的地球uux.cn)据《今日宇宙》(马克·汤普森):原始黑洞形成于宇宙演化的最早阶段。它们巨大的引力可能会对恒星系统造成严重破坏。它们可以将能量转移到宽的双星系统中,扰乱它们的轨道。

就像天体霸凌一样,它们的破坏可能会导致极端的结果,比如弹射出一颗恒星并将其替换。一篇新论文研究了这样的系统的相互作用,并探讨了我们可能能够检测到它们的方法。

据推测,黑洞可能是在大爆炸后的最早时刻形成的。它们不是超大质量恒星坍缩的结果,而是物质密度波动的结果。

密度大的区域会在自身引力的影响下坍塌,形成所谓的原始黑洞(PBH)。人们认为它们的大小各不相同,从亚原子到比太阳大。

原始黑洞是否真的能解释宇宙中的暗物质仍然存在争议。天文界普遍认为,PBH不能解释所有的暗物质,但可能占行星质量范围(10-7到10-3太阳质量)内暗物质的10%。PBH是否解释了宇宙中的任何暗物质需要进一步分析。

如果考虑到大尺度,那么PBH与粒子暗物质的背景是无法区分的。在小尺度上,相对于粒子暗物质的背景,PBH在宇宙中的分布并不均匀,因此我们不得不寻找一种独特的新理论。观测PBH以了解模型与现实的接近程度是困难的,但可以研究它们与恒星系统的相互作用。

俄克拉荷马大学的Badal Bhalla和一组天文学家发表在arXiv预印本服务器上的一篇论文探讨了PBH在与恒星双星系统相互作用时损失能量的方式。这些相互作用可能导致五种可能结果中的任何一种:

硬化——两个束缚的物体将能量传递给第三个自由物体,导致它们的分离减小;
软化——自由体将能量转移到束缚系统,导致它们的分离增加,但仍保持束缚;
破坏——自由体向束缚系统传递足够的能量,使组件变得不受束缚,所有物体继续不受束缚;
捕获——绑定对象捕获自由对象;
交换——自由物体传递足够的能量来解除其中一个被束缚的物体的束缚,并在这样做时损失足够的能量,使其与另一个被约束的物体结合。

之前的研究已经探索了PBH和二元相互作用中的软化和破坏,捕获模型也是如此。该团队提出,硬化也不太可能,因此探索了交换模式的可能性。

他们发现,交换模型应该会导致银河系中出现大量的PBH双星,事实上,一些观测表明它们可能存在。该团队还建议,通过系统的特性,有可能在具有亚太阳质量PBH的二元系统中检测到PBH。

现在需要观察来验证模型。在双星系统中发现黑洞是可能的,这将在一定程度上支持这一发现。




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