超级恒星可能是通过反复吞噬它们的「兄弟姐妹」而形成的

早些时候,天文学家曾在宇宙中发现了约200个超大质量黑洞,是太阳质量的数十万至数十亿倍。如果这些黑洞以通常的方式,即在自身质量的作用下坍塌而形成,那么它们不可能在这么短的时间内变得如此之大。

一些黑洞比我们所了解到的要大,它们可能是在超大质量恒星萎缩时形成的,但我们其实并不确定它们是如何形成的。现在看来,答案可能是许多常规大小的恒星粉碎后聚在一起,然后形成更大的恒星,而我们也许能够通过下一代太空望远镜观察这种情况正在发生。

早些时候,天文学家曾在宇宙中发现了约200个超大质量黑洞,是太阳质量的数十万至数十亿倍。如果这些黑洞以通常的方式,即在自身质量的作用下坍塌而形成,那么它们不可能在这么短的时间内变得如此之大。

一种可能性是它们是由超大质量恒星形成的,其质量比太阳大数万倍。加拿大赫兹伯格天文学和天体物理学研究中心的泰隆·伍兹解释,一种便捷的解决方法是,从一开始就拥有很大的东西,这样一来,它自然就会变得巨大无比。
但是我们现在没有看到这些超大质量的恒星,因此我们不知道它们如何形成。纽约哥伦比亚大学的佐尔坦·海曼和他的同事们进行了建模研究,他们认为密集的恒星团可能是答案。

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超大质量黑洞

当巨大的气体云分裂成碎片,并且每个碎片萎缩成为恒星时,星团就诞生了。早期的宇宙比现在要紧凑得多,因此这些云在过去可能更密集。

这意味着当气体云形成团簇时,恒星非常靠近。该团中最大的部分将沉入集群的中间,并吸引其他集群。随着每颗恒星撞击中心恒星,恒星变得越来越大,也更膨松,从而更容易抓住下一颗恒星。这颗恒星正在试图坍塌,如果你添加的东西快于其坍塌的速度,那么你可以继续建造它,这样它就不会成为正常的恒星,然后再成为正常的黑洞。如果继续受到轰炸,它将继续增长。

海曼和他的团队发现,如果中央恒星至少每几十万年吞噬一次其同胞,它可能会迅速成长到太阳质量的60万倍,然后崩溃。这足够大,以至于产生的黑洞可能成为我们在早期宇宙和当今世界中看到的超大质量黑洞之一。

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超大质量恒星

伍兹和他的同事们通过气体云的塌缩聚结为单个巨大恒星,以稍有不同的方式对超大质量恒星的形成进行了建模。这些恒星将不得不依靠气体而不是其他恒星为食,因此它们将无法如此快速地生长。

伍兹的团队发现,一旦这些恒星达到太阳质量的15万倍左右,它们就会崩溃。虽然还不及海曼和他的团队所观察到的星星那么大,但仍然足以为超大质量黑洞形成种子。

恒星燃烧了一段时间后才变成黑洞,这些东西的确存在了相当长的时间,甚至有一百万年甚至更长时间,它们并不会立即崩溃。这意味着我们实际上希望有一天能找到它们。下一代大型望远镜,例如美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜,应该能够从早期宇宙中发现它们。

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