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哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)：一個正在“吃”恒星的黑洞，太陽質(zhì)量的5萬倍！

2020-06-24 20:17 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個難以捉摸的“中等質(zhì)量”黑洞，這個黑洞撕碎了一顆距離太近的任性恒星，而暴露了它的存在。

這個黑洞質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的5萬倍，比位于大型星系核心的超大質(zhì)量黑洞要?。ㄙ|(zhì)量為數(shù)百萬或數(shù)十億倍太陽質(zhì)量），但比大質(zhì)量恒星坍塌形成的恒星質(zhì)量黑洞要大。這些中等質(zhì)量黑洞（IMBH）是黑洞演化過程中長期尋找的“缺失環(huán)節(jié)”。

雖然已經(jīng)有一些其他的中等質(zhì)量黑洞候選者，但研究人員認為這些新的觀測結(jié)果，是宇宙中中型黑洞迄今最有力的證據(jù)。這需要兩個X射線天文臺的聯(lián)合力量和哈勃太空望遠鏡的敏銳視野才能確定這只宇宙野獸。該研究的首席研究員、新漢普郡大學(xué)的林大成(Dacheng Lin)表示：中等質(zhì)量黑洞是非常難以捉摸的天體，因此仔細研究并排除每個候選的替代解釋至關(guān)重要。

其研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上，這一發(fā)現(xiàn)的故事，讀起來就像夏洛克·福爾摩斯的故事，涉及到抓獲罪犯所需的一步步細致立案過程。研究團隊利用哈勃望遠鏡跟蹤美國宇航局錢德拉X射線天文臺和歐空局XMM-牛頓衛(wèi)星的線索。2006年，這些衛(wèi)星探測到了一次強大的X射線耀斑，但他們無法確定它是來自銀河系內(nèi)部還是外部。研究人員將其歸因于一顆恒星在太靠近引力強大的致密物體（如黑洞）后被撕裂。

令人驚訝的是，這個名為3XMM J215022.4？055108的X射線源并沒有位于星系中心，因為星系通常會有大質(zhì)量黑洞。這增加了人們對中等質(zhì)量黑洞是罪魁禍?zhǔn)椎南Ｍ紫缺仨毰懦硪粋€可能的X射線耀斑來源：我們銀河系中的一顆中子星，在加熱到非常高的溫度后冷卻，中子星是超新星爆炸恒星的殘骸。哈勃太空望遠鏡對準(zhǔn)X射線源以確定其精確位置、深度、高分辨率成像提供了強有力的證據(jù)，表明X射線不是來自我們的銀河系。

而是來自另一個星系外圍一個遙遠、密集的星團，這正是天文學(xué)家預(yù)計會發(fā)現(xiàn)中等質(zhì)量黑洞的地方。哈勃望遠鏡先前的研究表明，星系中心的黑洞質(zhì)量與宿主星系中心凸起成正比。換句話說，星系的質(zhì)量越大，其黑洞的質(zhì)量也就越大。因此，3XMM J215022.4？055108所在的星團可能是一個質(zhì)量較低的矮星系的核心，該星系由于與當(dāng)前較大星系宿主的密切相互作用而受到重力和潮汐干擾。

中等質(zhì)量黑洞一直特別難找到，因為它們比超大質(zhì)量黑洞更小，也不那么活躍；它們沒有現(xiàn)成的燃料來源，也沒有那么強的引力來吸引恒星和其他宇宙物質(zhì)，這些物質(zhì)會產(chǎn)生明顯的X射線光芒。天文學(xué)家基本上必須在吞噬恒星的過程中當(dāng)場“抓住”中等質(zhì)量黑洞。

研究人員梳理了XMM-牛頓衛(wèi)星數(shù)據(jù)檔案，搜索了數(shù)十萬個觀測數(shù)據(jù)，終于找到了一個中等質(zhì)量黑洞候選者。這顆被撕碎的恒星，發(fā)出的X射線光芒使天文學(xué)家能夠估計出這個黑洞的質(zhì)量為5萬個太陽質(zhì)量。

根據(jù)X射線光度和光譜形狀估計了中等質(zhì)量黑洞的質(zhì)量，這比單獨使用X射線光度要可靠得多，就像以前的中等質(zhì)量黑洞候選通常所做的那樣，之所以能用光譜擬合來估算中等質(zhì)量黑洞質(zhì)量，是因為它的光譜演化表明它一直處于熱光譜狀態(tài)，這種狀態(tài)在恒星質(zhì)量黑洞吸積過程中很常見，也很容易被理解。這個天體并不是第一個被認為可能是中等質(zhì)量黑洞的候選者。