銀河系中發現另一個黑洞？
【博科園-科學科普】在銀河系的中心，存在著被稱為人馬座A *的超大質量黑洞(SMBH)。這個巨大的黑洞的直徑約為4400萬公里，質量超過400萬個太陽。幾十年來天文學家已經認識到，大多數較大的星系的核心都有一個SMBH，而這些星系的範圍從幾十萬到數十億的太陽質量。
由一個中間黑洞散射的分子雲在概念圖中顯示出非常廣泛的速度分散。這個場景很好地解釋了一種奇特的分子雲的觀測特徵——0.40 - 0.22。圖片版權：Keio University
然而日本慶應義塾大學(Keio University)的一組研究人員進行的一項最新研究發現了一個驚人的發現。根據他們的研究在銀河系中心附近的一個氣體星團中發現了一個中等大小黑洞的證據。這一意想不到的發現可以提供關於SMBHs形式的線索，這是天文學家們在一段時間內一直困惑不解的問題。
這項名為「銀河中一個中等質量黑洞候選體的毫米波發射」的研究最近發表在《自然天文學》雜誌上。該研究小組的領頭人是位於日本慶應大學物理系和基礎科學與技術學院的研究員奧岡(Tomoharu Oka)，研究小組研究了在銀河系中心附近的高速度緻密氣體雲co - 0.40 - 0.22。
這個藝術概念圖展示了一個星系，它的核心是一個超大質量的黑洞正噴發。圖片版權：NASA/JPL-Caltech
這片緊湊的塵埃雲，多年來一直是天文學家們關注的焦點，它的直徑超過1000個，距我們銀河系中心約200光年。產生這種興趣的原因是，雲中的氣體——包括氰化氫和一氧化碳——以截然不同的速度運動，這對星際氣體來說是不尋常的。
為了更好地理解這種奇怪的行為，該小組最初在日本的Nobeyama無線電天文台使用了45米的射電望遠鏡，觀察到的是co - 0.40 - 0.22。這始於2016年1月當時團隊注意到雲的橢圓形狀由兩個組件組成。其中包括一種緊湊但低密度的組件，其速度變化很大，而密集的組件(10光年長)幾乎沒有變化。
在進行了最初的觀察之後，研究小組隨後對智利的Atacama大毫米/亞毫米陣列(ALMA)進行了觀察。這些都證實了雲的結構和速度的變化似乎符合密度。此外他們觀察到密集區域旁邊的無線電波(類似於人馬座A *所產生的)。在他們的研究中：
最近發現了一種特殊的分子雲它的寬度為0.40 - 0.22，速度非常快，靠近我們的銀河系中心。在對氣體運動學的仔細分析的基礎上，得出結論：一個質量約為105(太陽質量)的緻密物體潛伏在這片雲里。
圖像顯示Sgr A *周圍的區域，在那裡低、中、高能x射線分別是紅色、綠色和藍色。內嵌盒顯示靠近Sgr A *的區域的x射線照明。圖片：NASA/SAO/CXC
研究小組還通過一系列計算機模型來解釋這些奇怪的行為，這表明最可能的原因是一個黑洞。考慮到它的質量為10萬倍太陽質量或大約500倍於人馬座A *——這意味著黑洞的大小是中等的。如果得到證實這一發現將成為銀河系中發現的第二大黑洞。
這對天文學家來說是第一次，因為迄今為止發現的絕大多數黑洞要麼是小的，要麼是大的。另一方面尋求找到中間黑洞的研究，卻幾乎沒有發現它們的證據。此外這些發現可以解釋在大星系中心的SMBHs是如何形成的。
在過去天文學家們推測，SMBHs是由較小的黑洞合併形成的，這意味著中間產物的存在。因此發現一個IMBH將構成這一假設的第一個證據。正如加州大學聖地亞哥分校(University of California in San Diego)教授布魯克·西蒙斯(Brooke Simmons)在接受《衛報》(the Guardian)採訪時解釋的那樣:
當一些恆星死亡時較小的黑洞形成，這使得它們相當普遍。我們認為一些黑洞是那些更大的超大質量黑洞成長到至少一百萬倍以上的種子。這種生長應該部分地發生在與其他黑洞的合併上，部分是由環繞黑洞的星系的物質積累而成。
天體物理學家們已經收集了幾十年來恆星質量黑洞和超大質量黑洞的觀測證據，但即使我們認為最大的黑洞是從最小的黑洞中生長出來的，我們還沒有真正的證據來證明黑洞在這些極端之間有質量。
兩個黑洞合併的概念圖，是引力波的來源。圖片版權：Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel/SXS
還需要進一步的研究來證實在co - 0.40 - 0.22的中心存在一個IMBH。假設他們成功了，我們可以預料到天體植物學家將會對它進行一段時間的監測，以確定它是如何形成的，以及它最終的命運是什麼。例如它可能正慢慢地向人馬座A移動，並最終與它合併，從而在我們的銀河系中心創造一個更大的SMBH !
參考：Nature Astronomy
作者：Matt Williams
來自：Universe Today
編譯：中子星
審校：博科園
TAG:博科園 |