原初黑洞:早期宇宙類星體與射電星系形成的潛在種子

编辑者: Uliana S.

一項由斯威本大學傑瑞米·莫爾德(Jeremy Mould)和亞當·巴滕(Adam Batten)提出的新研究,為理解早期宇宙中最明亮的天體——類星體(Quasars)和射電星系(Radio Galaxies)的形成,提供了一個創新的理論框架。該研究推測,在宇宙大爆炸後的最初幾千年裡,由早期宇宙輻射環境中的微小波動所形成的「原初黑洞」(Primordial Black Holes, PBHs),可能扮演了點燃這些宇宙巨物的種子角色。

根據這項發表在arXiv上的理論,這些原初黑洞因其強大的引力,能夠吸引周圍的氣體和塵埃,進而成長為類星體中心的超大質量黑洞。這種機制與觀測到的類星體光度函數(Quasar Luminosity Function, QLF)——描述類星體亮度隨時間變化的函數——的預測高度吻合,暗示了原初黑洞在類星體形成過程中的關鍵作用。研究進一步指出,早期宇宙中的小型星系可能為這些超大質量黑洞提供了成長所需的「燃料」,當黑洞吞噬這些鄰近星系時,類星體的亮度會隨之變化,這也與QLF曲線所顯示的現象一致。

此外,這項理論還揭示了類星體與射電星系之間的潛在聯繫。射電星系以其強烈的無線電波發射而聞名,研究人員認為,當類星體消耗完周圍的物質並趨於平靜後,它們可能演化成射電星系。類星體和射電星系的亮度函數之間存在的相似性,特別是射電星系整體振幅較低但預計壽命是類星體的十倍,都支持了這一演化路徑。

這項研究為類星體能量來源的謎團提供了一個可能的解答,同時也開闢了利用類星體作為「標準燭光」來測量宇宙距離的新途徑,這項任務目前主要由Ia型超新星承擔。隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)的觀測能力不斷深入宇宙的極早期,它有望提供更多數據來驗證或反駁這一理論。

值得注意的是,JWST近期發現了一些在早期宇宙中看似孤立、缺乏鄰近星系的類星體,這對現有的宇宙模型構成了挑戰。莫爾德和巴滕的理論為這些「孤獨的類星體」提供了一個可能的解釋,即它們的成長可能並非完全依賴於密集星系環境,而是由原初黑洞的引力種子作用所驅動。這種觀點強調了宇宙萬物之間深刻的聯繫,從最初的微小波動到如今我們觀測到的宏偉結構,都遵循著一種內在的演化邏輯,為我們理解宇宙的起源和發展提供了更為廣闊的視角。

來源

  • Passione Astronomia

  • Dark Matter Genesis

  • Primordial black holes could act as seeds for quasars

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