小星系卻有大黑洞，充滿未知的好奇

我們銀河系中一個(gè)微小衛(wèi)星星系內(nèi)存在的巨大黑洞無法解釋

“對(duì)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(gè)巨大的黑洞。）

在銀河系外圍運(yùn)行的一個(gè)小星系似乎在其中心有一個(gè)巨大的黑洞，與更大體積的銀河系本身相當(dāng)，并且科學(xué)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(xué)家認(rèn)為銀河系的質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的15到3000萬倍。，銀河系大約重達(dá)1.5萬億個(gè)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(gè)星系微不足道。

（獅子座星系圖）

令人沒想到的是，一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，在獅子座I星系的中心有一個(gè)黑洞，幾乎與處在整個(gè)銀河系中心黑洞一樣大的。這一發(fā)現(xiàn)出乎意料，因?yàn)樘煳膶W(xué)家認(rèn)為巨大的黑洞是由星系之間的碰撞產(chǎn)生，應(yīng)該與星系的大小相對(duì)應(yīng)。

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

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的天文學(xué)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(duì)于矮星系中的這種黑洞，暫時(shí)還沒有任何解釋。”

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

當(dāng)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過他們的計(jì)算機(jī)模型運(yùn)行并觀察收集到的數(shù)據(jù)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)獅子座 I 似乎基本上沒有暗物質(zhì)，但其中心有一個(gè)黑洞，其質(zhì)量高達(dá)三百萬個(gè)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(gè)暗淡的光斑。創(chuàng)建者：Scott Anttila）

“當(dāng)你有一個(gè)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(xué)奧斯汀分校的天體物理學(xué)家卡爾·格布哈特 (Karl Gebhardt) 是一項(xiàng)新研究的合著者，他在該項(xiàng)研究聲明中說：“它的質(zhì)量比絕對(duì)巨大?！?/p>

天文學(xué)家在聲明中承認(rèn)，這個(gè)計(jì)算結(jié)果與之前對(duì)獅子座 I 星系暗物質(zhì)并不相同。 他們認(rèn)為，之前的研究是基于并不準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)，并且沒有像奧斯汀團(tuán)隊(duì)那樣使用如此強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

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

相關(guān)知識(shí)

黑洞（英語：black hole）是時(shí)空展現(xiàn)出極端強(qiáng)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(duì)論預(yù)測(cè)，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時(shí)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(duì)穿越它的物體的命運(yùn)和情況有巨大影響，但對(duì)該地區(qū)的觀測(cè)似乎未能探測(cè)到任何特征[9]。在許多方面，黑洞就像一個(gè)理想的黑體，它不反光[10][11]。此外，彎曲時(shí)空中的量子場(chǎng)論預(yù)測(cè)，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(cè)量與質(zhì)量反比的溫度。在恒星質(zhì)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(cè)。

最早在18世紀(jì)，約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場(chǎng)強(qiáng)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(gè)能用來表征黑洞的廣義相對(duì)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(gè)無法逃脫空間區(qū)域的解釋。長期以來，黑洞一直被認(rèn)為僅僅來自數(shù)學(xué)上的好奇。在20世紀(jì)60年代，理論工作顯示這是廣義相對(duì)論的一般預(yù)測(cè)。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(shí)體的興趣。

BY: Tereza Pultarova

FY: 茗。

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