小星系卻有大黑洞，充滿未知的好奇

我們銀河系中一個微小衛(wèi)星星系內存在的巨大黑洞無法解釋

“對于矮星系中的這種黑洞沒有任何解釋?！?/p>

（獅子座I矮星系的中心有一個巨大的黑洞。）

在銀河系外圍運行的一個小星系似乎在其中心有一個巨大的黑洞，與更大體積的銀河系本身相當，并且科學家們尚不知道其原因。

距地球約 820,000 光年的獅子座I矮星系，寬度只有約2,000光年。到目前為止，天文學家認為銀河系的質量大約是太陽質量的15到3000萬倍。，銀河系大約重達1.5萬億個太陽，并且其盤面寬度超過100,000光年，與銀河系相比起來，這個星系微不足道。

（獅子座星系圖）

令人沒想到的是，一項新的研究發(fā)現(xiàn)，在獅子座I星系的中心有一個黑洞，幾乎與處在整個銀河系中心黑洞一樣大的。這一發(fā)現(xiàn)出乎意料，因為天文學家認為巨大的黑洞是由星系之間的碰撞產生，應該與星系的大小相對應。

（獅子座三胞胎：M65(右上),M66（右下），NGC 3628（左），北方在左邊。影像授權者：Hunter Wilson）

德克薩斯大學奧斯汀分校的天文學博士畢業(yè)生、新論文的主要作者瑪麗亞·何塞·布斯塔曼特在一份聲明中說：“對于矮星系中的這種黑洞，暫時還沒有任何解釋?！?/p>

這個發(fā)現(xiàn)是偶然的。起初是科學家們開始使用位于德克薩斯大學麥克唐納天文臺、2.7米的哈蘭望遠鏡上的Virus-W 儀器，來測量獅子座 I 中暗物質的數(shù)量。 Virus-W儀器被用來測量銀河系周圍小星系中恒星的運動，并能夠從這些運動中推斷出這些星系中暗物質的數(shù)量。暗物質是完全不可見的，但科學家可以根據它對附近恒星的軌道和速度的影響來測量它在宇宙中的濃度。恒星軌道上的暗物質越多，它的運動速度就越快。

當科學家團隊通過他們的計算機模型運行并觀察收集到的數(shù)據時，他們發(fā)現(xiàn)獅子座 I 似乎基本上沒有暗物質，但其中心有一個黑洞，其質量高達三百萬個太陽。（銀河系中心的人馬座 A* 黑洞大小只有它的25%。）

（在明亮的軒轅十四右邊的獅子座I，看似一個暗淡的光斑。創(chuàng)建者：Scott Anttila）

“當你有一個非常小的星系正在落入銀河系，并且它的黑洞大約和銀河系的一樣大，”德克薩斯大學奧斯汀分校的天體物理學家卡爾·格布哈特 (Karl Gebhardt) 是一項新研究的合著者，他在該項研究聲明中說：“它的質量比絕對巨大?！?/p>

天文學家在聲明中承認，這個計算結果與之前對獅子座 I 星系暗物質并不相同。 他們認為，之前的研究是基于并不準確的研究數(shù)據，并且沒有像奧斯汀團隊那樣使用如此強大的超級計算機。

在以往的研究中，科學家們并沒有看到銀河系更密集的內部區(qū)域，而是主要關注于有關某些恒星的可獲得信息。然而，這些數(shù)據集似乎并包含不成比例的慢星數(shù)量?；谶@些有偏的數(shù)據集，他們的計算未能揭示內部區(qū)域的暗物質。在獅子座I 的情況下，之前看不見的中心區(qū)域的暗物質數(shù)量似乎遠高于邊緣區(qū)域的暗物質數(shù)量。

相關知識

黑洞（英語：black hole）是時空展現(xiàn)出極端強大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域[6]。廣義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空，形成黑洞[7][8]；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界（英語：event horizon）。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區(qū)的觀測似乎未能探測到任何特征[9]。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光[10][11]。此外，彎曲時空中的量子場論預測，事件視界發(fā)出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質量反比的溫度。在恒星質量的黑洞，這種溫度往往在數(shù)十億分之一K，因此基本上無法觀測。

最早在18世紀，約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強大到光線都無法逃逸的物體[12]。1916年，卡爾·史瓦西發(fā)現(xiàn)了第一個能用來表征黑洞的廣義相對論精確解（也就是史瓦西黑洞），然而大衛(wèi)·芬克爾斯坦在1958年才首次發(fā)表史瓦西解做為一個無法逃脫空間區(qū)域的解釋。長期以來，黑洞一直被認為僅僅來自數(shù)學上的好奇。在20世紀60年代，理論工作顯示這是廣義相對論的一般預測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發(fā)現(xiàn)中子星，激發(fā)了人們引力坍縮形成的致密天體可能是天體物理中的實體的興趣。

BY: Tereza Pultarova

FY: 茗。

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