黑洞多数时间低调不为人知,除非它们处于进食状态,否则一般很难搜到黑洞身影,这也使天文学家难确认银河系究竟包含多少不可 见恒星黑洞。一项新模拟推估,银河系可能散布约1.7亿个恒星黑洞,其中超过九成孤立存在。
恒星黑洞(Stellarblackhole)是大质量恒星演化终点之一,由于恒星核心塌缩成密度极高、连光都无法逃脱其重力的天体,对仰赖 光作为主要资讯来源的天文学家来说是个大问题:如果一个天体在任何波长都看不见,那我们几乎无法寻找,更遑论精确统计这类天体数量。
探测黑洞唯一方法是对其他物体的引力影响,比如附近被潮汐作用撕裂的天体、摩擦发热的物质吸积盘,然而孤立黑洞周围几乎没有 可破坏物质,天文学家因此很难研究恒星黑洞如何随时间推移形成演化。
纽约研究机构FlatironInstitute天文学家TomWagg团队试著模拟银河系完整历史,若模拟能持续重现与实际观测相符的银河系样貌, 就能将模拟结果合理视为“看不见的宇宙”近似值。
团队建构多个虚拟银河系,追踪数十亿年间恒星形成、恒星死亡、黑洞诞生与星系演化过程,借此估算今日银河系应存在多少恒星黑 洞,得出答案为1.7亿个。
这个数字听起来庞大,但以银河系规模来说其实不多,分布密度约每6,250立方秒差距(1秒差距约3.26光年)才有一个黑洞,若将1.7亿个黑洞平均分摊到136亿年历史,平均每80年才诞生一个新恒星黑洞。
不过实际情况并非均匀分布,银河系黑洞“婴儿潮”高度集中在早期恒星形成活跃年代(对应宇宙诞生后最初几十亿年),因此太阳 系附近不太可能潜伏刚诞生不久的黑洞。
此外,许多黑洞诞生于不对称超新星爆炸,会赋予新生黑洞一股“踢力”冲量,将黑洞弹射至银河系各处,因此黑洞出生后往往不会 留在原地,而是在银河系展开一段长途旅行再停下,因此黑洞的空间分布与孕育它们的恒星族群分布存在微妙差异。
极少数情况下,这股力量甚至强大到足以让黑洞达脱离银河系逃逸速度。
虽然超过九成恒星黑洞都是孤身一人,但它们如今位置与运动状态保存著过去旅行印记,未来观测或能意外成为记录整个银河系动力 学历史的档案库。