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超大质量黑洞的演化与引力辐射
2008-10-22 | 编辑: | 【】【打印】【关闭
joint SHAO-USTC lecture

The second speaker is Prof. Yefei Yuan from USTC (中国科学技术大学天体物理中心 安徽 合肥 230026)

Time: Oct. 22nd; 9:00-11:00; 14:00-16:00

Title: 超大质量黑洞的演化与引力辐射

Abstract: 

观测表明,局地宇宙星系的中心大多存在大质量的黑洞,在近邻星系中心探测到的黑洞质量与星系核球的光度相关,或者与恒星速度弥散相关。这种相关性强烈暗示黑洞的增长和星系晕核球的形成的机制是一样的。因此,星系、黑洞和类星体的共同演化的图像已经被广泛接受,并得到了观测和理论研究的进一步支持。在流行的冷暗物质等级结构形成的宇宙学模型中,小质量的亚星系结构先形成,之后再不断地通过并合形成越来越大的结构。星系晕经历很多次并合。当两个质量相当的暗物质晕并合之后(主并合),可能形成椭圆星系。如果每个存在核球的星系中心都存在一个超大质量的黑洞,局地星系将经历多次并合过程,于是双黑洞是一个自然的演化阶段。在等级结构形成模型中,黑洞不断通过主并合过程,从小到大形成现在观测到的在不同红移处的超大质量黑洞,则可以解释许多观测到的类星体演化的特性。

种子黑洞是如何形成的目前还没有定论。主要的理论模型有:1)从原初的气体云直接塌缩形成。问题的关键是塌缩过程中角动量的转移。该过程形成的种子黑洞的质量范围为:104-106太阳质量。2)相对论性星团中心的引力塌缩。星团在宇宙早期的星暴中形成。该过程形成的种子黑洞的质量范围为:102-104太阳质量。3)第一代贫金属恒星演化晚期超新星爆发的遗迹。第一代恒星在红移20左右的时候形成于原初密度涨落比较高的区域。由于第一代恒星的金属丰度为零,质量损失比较小,形成的种子黑洞的质量比较高:约102-103太阳质量。如何从观测上区分各种种子黑洞形成的模型呢?一种可能性是通过观测局地星系晕中遗留下来的种子黑洞。这些种子黑洞在星系不有效的并合过程或者动力学的抛射(例如三黑洞的相互作用)过程中被遗留下来。在不同的种子黑洞的形成模型中,它们的数密度和质量密度分布大不一样。另一种可能性是通过引力波探测。引力波干涉仪LISA有望探测高红移处,质量范围在103-107太阳质量的双黑洞并合过程产生的引力辐射。各种模型预言的引力辐射相差2-3个量级。

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