X射線望遠鏡發現流浪黑洞的證據

（圖一）來源：X射線：NASA/CXC/UNH/D.Lin等；可見光：NASA/STScI

天文學家使用NASA的錢德拉X射線天文台和歐洲航天局（European Space Agency，ESA）的XMM牛頓望遠鏡X射線天文台，發現了一顆極端明亮的X射線變源，該X射線源位於其母星系中心的外側。這個奇特的天體有可能是一個來自落入大星系的小星系中的流浪黑洞。

天文學家認為，擁有10萬到100億倍太陽質量的超大質量黑洞存在於大多數星系的中心。也有證據表明，存在所謂的中等質量黑洞，其質量稍小，在100到10萬倍太陽質量之間。

這兩種類型的天體在一個星系和另一個具有大質量黑洞的星系碰撞、併合之後， 可以在遠離前者星系中心的位置被找到。由於後者星系中的恆星、氣體和塵埃在前者星系中運動，後者的黑洞也會隨著運動。

（圖二）透鏡狀星系GJ1417+52

一項新的研究報告發現了這樣一個位於透鏡狀星系SDSS J141711.07+522540.8（簡稱GJ1417+52）邊緣的「流浪黑洞」，它位於地球45億光年之外。這個天體，稱為XJ1417+52，是在對一個叫做擴展格羅斯條帶（Extended Groth Strip）的特殊區域的長期觀測中，結合了XMM牛頓望遠鏡和錢德拉天文台在2000到2002年間獲取的數據發現的。它極大的亮度顯示它可能是一個約10萬倍太陽質量的黑洞，如果假設其周圍物質的輻射壓力和受到引力相平衡的話。

圖片中（圖一）的主圖顯示了一幅來自哈勃太空望遠鏡的大視場可見光圖像。這個黑洞和它的寄主星系位於左上角的方框中。位於左側的小插圖包含了哈勃望遠鏡對GJ1417+52的特寫。在這幅插圖中，用圓圈標出了一個在星系北邊緣的點狀源，它可能與XJ1417+52相關。

右側的小插圖是用紫色表示的錢德拉天文台拍攝的XJ1417+52的X射線圖像，覆蓋了哈勃望遠鏡特寫圖的相同區域。這是一個點源，沒有看到擴展的X射線發射的證據。

基於錢德拉和XMM牛頓的觀測顯示，XJ1417+52的X射線輸出很高，以至於天文學家將這個天體劃分為「過亮X射線源」（HLX）。這類天體在X射線波段的光度比恆星黑洞大1萬到10萬倍，比超亮X射線源（ULX）大10到100倍。

XJ1417+52的光度峰值是至今看到的最亮的流浪黑洞的大約10倍。它還比流浪黑洞上一個最遠距離的紀錄保持者遙遠10倍。

這類黑洞的明亮的X射線輻射來自於物質落入其中的過程。XJ1417+52的X射線在2000到2002年間達到了峰值亮度。這個源在後來錢德拉天文台和XMM牛頓望遠鏡2005，2014和2015年的觀測中都沒有被探測到。總體上看，該源的X射線亮度在2000到2015年間至少下降了14倍。

該發現的作者從理論上分析，2000至2002年間所觀測到的X射線爆發是在一顆恆星距離黑洞太近時被潮汐力撕裂時發生的。恆星的一些氣體殘骸在落向黑洞時被加熱而在X射線波段變得明亮，導致了X射線輻射的尖峰出現。

哈勃圖像中的可能與XJ1417+52相關聯的可見光目標源的位置和亮度顯示，黑洞可能曾經屬於一個併入了更大的GJ1417+52星系的小星系，這個小星系剝離掉了大部分恆星，但卻留下了中心的黑洞和其周圍的恆星。如果這個觀點是正確的，那麼哈勃圖像中所看到的點源就是黑洞周圍的恆星。

Dacheng Lin（新罕布希爾大學）和同事撰寫的一篇描述該結果的論文發表在了天體物理學期刊上，並可以在線獲取。

論文獲取地址：https://arxiv.org/pdf/1603.00455v1.pdf

阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心負責為華盛頓的NASA科學任務理事會管理錢德拉項目。馬薩諸塞州劍橋的史密森天體物理天文台控制錢德拉的科學和飛行操作。（編輯：Lee Mohon 翻譯：Yu-Ming）

來源：NASA中文

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