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銀河中心附近躲著數萬黑洞!

我們銀河系中心是一個400萬倍太陽質量的黑洞,這已經不是新聞了。然而,它在那裡並不孤單。天文學家利用「錢德拉」X射線望遠鏡發現銀心附近隱藏著成千上萬個黑洞!

對銀河系中心黑洞人馬座A(Sgr A*)附近進行的恆星動力學研究表明,在這頭巨獸周圍居然聚集著許許多多「烏合之眾」,數量最多可達40000個!這幫黑洞的質量在太陽的5倍至30倍之間,屬於典型的恆星級黑洞,它們龜縮在中心黑洞周圍近3光年的範圍內——這在宇宙尺度中幾乎算得上小的不能再小了。

銀心附近X射線圖(來源:NASA/CXC)

黑洞本身是看不見的,但是如果一個黑洞旁有一顆恆星,那麼它就會從恆星身上竊取物質;而物質在被吸入黑洞的過程中會被加熱到上百萬度,因此會釋放出X射線,這就是我們間接探知黑洞的方法之一。這種雙星系統也被稱為「X射線雙星」,它們在「錢德拉」的圖像中會顯示為點源。

來自哥倫比亞大學的一組研究人員研究了「錢德拉」望遠鏡記錄下的X射線能譜,也就是在銀心黑洞 Sgr A* 附近12光年範圍內不同能量的X射線輻射。隨後,團隊選擇了與X射線雙星比較相似的源,它們擁有低能X射線。使用這種方法,它們在距離 Sgr A* 3光年範圍內找到了14個X射線雙星系統。其中2個因顯示出中子星爆發的特徵而被排除,剩下的12個被標記在圖中。而更多數量的黃色圈圈則表示含有高能X射線的源,它們被認為非常有可能也是黑洞。

銀心附近的X射線源。藍色圈圈標記的是銀心超大質量黑洞;紅色圈圈標記的是低能X射線,疑似X射線雙星系統中的黑洞;黃色圈圈標記的是高能X射線,也有可能是黑洞。(來源:NASA/CXC/Columbia Univ./C. Hailey et al.)

然而,科研人員認為,在如此近的距離上,我們只有探測到最明亮的X射線雙星(黑洞),這也意味著,銀心超大質量黑洞附近很可能還隱藏著多得多的更弱的無法探測的X射線雙星,這些雙星系統中大概有300-1000個是含有恆星級黑洞的。那麼還有多少未構成雙星系統,孤身一人在銀心附近冒險的黑洞呢?研究人員給出了一個驚人的數字——少則10000,多則40000!天哪!它們是如何在那麼狹小的空間里群居的呢?是不是有點匪夷所思?不過話又說回來,恆星級黑洞的尺度非常小,直徑只有幾公里,如此算下來,3光年的空間也確實足夠了。然而那麼近的距離不可能相安無事,一定會發生許多恆星級黑洞碰撞併合的時間,它們也會在幾百萬年至數億年內融入銀心那個超大質量黑洞。

暫且不論這項研究成果是否可靠,對引力波探測來說獲得了一條非常重要的線索,或許未來引力波探測可以致力於這方面的研究,看看有多少引力波事件與這幫烏壓壓的黑洞有關。

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