在碰撞星系中，黑洞周圍亮度應超過所有恆星，但只是微弱的閃光！

博科園：本文為天體物理學類

在附近的漩渦星系及其伴星M51b星系中，兩個超大質量黑洞加熱并吞噬周圍物質。這兩個龐然大物應該是我們所能看到的最明亮x射線源，但是一項利用美國國家航空航天局(NASA)「核光譜望遠鏡陣列」(NuSTAR)任務的觀測結果進行的新研究顯示，一個小得多的天體正在與這兩個龐然大物競爭。漩渦星系最令人驚嘆的特徵（m51）是兩條長長的、充滿恆星的「手臂」，像絲帶一樣纏繞在銀河系中心。小得多的M51b像藤壺一樣緊貼在漩渦星系的邊緣，這兩個星系合稱為M51，正在合併，每個星系的中心都有一個大甚至超大質量的黑洞。

博科園-科學科普：星系的合併應該會把大量的氣體和塵埃推入這些黑洞，並進入它們周圍的軌道。反過來，黑洞的強烈引力應該會導致繞軌道運行的物質升溫並輻射，形成明亮的圓盤，每個圓盤的亮度會超過其星系中的所有恆星。但是這兩個黑洞在x射線範圍內的輻射都不像科學家們在合併過程中預期的那樣明亮。根據早期探測低能x射線的衛星(如美國宇航局的錢德拉x射線天文台)的觀測結果，科學家們認為，大星系黑洞周圍的氣體和塵埃層阻擋了額外的輻射。但是發表在《天體物理學雜誌》上的這項新研究，利用「核之星」高能x射線視覺，窺視了這些層的下面

NASA核光譜望遠鏡陣列」(NuSTAR)任務捕捉到的明亮綠色高能x射線光源覆蓋在一張漩渦星系(圖片中央)及其伴星M51b星系(漩渦上方明亮的綠白色斑點)的可見光圖像上。圖片：NASA/JPL-Caltech, IPAC

博科園-科學科普：發現黑洞仍然比預期的要暗。加州帕薩迪納市加州理工學院的研究員默里·布萊曼說：我仍然對這一發現感到驚訝，人們認為星系的合併會產生黑洞的增長，而這種增長的證據就是高能x射線的強烈發射，但我們在這裡看不到這一點。布萊曼認為最可能的解釋是黑洞在星系合併過程中「閃爍」，而不是在整個過程中以或多或少恆定亮度的輻射。丹尼爾斯特恩(Daniel Stern)說：閃爍的假設是這個領域一個新想法，過去認為黑洞的變化發生在數百萬年的時間尺度上，但現在我們認為這些時間尺度可能要短得多。

除了M51a和M51b兩個黑洞輻射低於科學家們的預期之外，前者還擁有一個比兩個黑洞都小數百萬倍的物體，但其發光強度是相同的。這兩種現象沒有聯繫，但它們確實在M51中創造了一個令人驚訝的x射線景觀。這個小x射線源是一顆中子星，它是一顆大質量恆星在生命末期爆炸後遺留下來的密度極高的硬核物質。一顆典型的中子星直徑是太陽的幾十萬分之一，只有一個大城市那麼寬，但質量卻是太陽的一到兩倍。一茶匙中子星物質的重量將超過10億噸。

儘管中子星體積龐大，但它們經常通過強烈的光發射而為人所知。M51中發現的中子星比一般中子星還要亮，屬於新發現的超鋁中子星。布萊曼說，一些科學家提出中子星產生的強磁場可能是發光的原因，Brightman和同事之前的一篇關於中子星的論文支持了這個假設。在這兩個星系中看到的其他一些明亮高能x射線源也可能是中子星。

博科園-科學科普｜研究/來自: 噴氣推進實驗室

參考期刊文獻:《天體物理學》

DOI: 10.3847/1538-4357/aae1ae

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