在太空中，黑洞以不同的大小和質(zhì)量出現(xiàn)，其最重紀(jì)錄現(xiàn)在由阿貝爾85星系團(tuán)中的一個(gè)黑洞保持，那里有一個(gè)質(zhì)量是太陽400億倍的超大質(zhì)量黑洞，位于中央星系Holm 15A的中間。

馬克斯·普朗克地外物理研究所和慕尼黑大學(xué)天文臺的天文學(xué)家，通過評估來自溫德爾斯坦天文臺的光度數(shù)據(jù)以及用甚大望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的新光譜觀測發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)。盡管星團(tuán)Abell 85中心星系恒星具有大約2萬億(10^12)個(gè)太陽質(zhì)量的巨大可見質(zhì)量，但星系的中心是極其彌漫和暗淡的。

這就是為什么馬克斯普朗克地外物理研究所(MPE)和慕尼黑大學(xué)天文臺(USM)的天文學(xué)家聯(lián)合小組，對這個(gè)星系感興趣的原因。星系中的這個(gè)中心彌漫區(qū)域幾乎和大麥哲倫云一樣大，這是一個(gè)可疑的線索，表明存在一個(gè)質(zhì)量非常高的黑洞。由500多個(gè)星系組成的Abell 85星系團(tuán)，距離地球7億光年，是之前直接測量黑洞質(zhì)量距離的兩倍。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的MPE科學(xué)家Jens Thomas解釋說：超大質(zhì)量黑洞的直接質(zhì)量測量只有幾十種，而且以前從未嘗試過這么遠(yuǎn)的距離。

已知局部宇宙中最重的黑洞

但現(xiàn)已經(jīng)對這個(gè)特定星系中黑洞的大小有了一些了解，所以天文學(xué)家們嘗試了一下。路德維希-馬克西米利安大學(xué)的USM Wendelstein天文臺和VLT的MUSE儀器獲得的新數(shù)據(jù)，使研究小組能夠直接根據(jù)圍繞星系核心的恒星運(yùn)動進(jìn)行質(zhì)量估計(jì)。這個(gè)黑洞的質(zhì)量為400億倍太陽質(zhì)量，是目前已知局部宇宙中質(zhì)量最大的黑洞，是間接測量結(jié)果的幾倍，比如星系的恒星質(zhì)量或速度色散。星系的光輪廓顯示了一個(gè)具有極低和非常彌散的表面亮度中心，比其他橢圓星系的亮度要暗得多。

內(nèi)核中的光輪廓也非常平坦。這意味著中心的大多數(shù)恒星，肯定是由于之前合并中的相互作用而被驅(qū)逐。在普遍接受的觀點(diǎn)中，這樣的大質(zhì)量橢圓星系核心是通過所謂的“核心沖刷”形成：在兩個(gè)星系的合并中，它們合并的中央黑洞之間引力相互作用導(dǎo)致引力彈弓。從殘存星系的中心以徑向軌道為主的軌道上彈射恒星，如果中心沒有留下氣體來形成新的恒星這會導(dǎo)致核心耗盡。最新一代星系合并的計(jì)算機(jī)模擬，給天文學(xué)家們提供了與觀測到性質(zhì)確實(shí)非常吻合的預(yù)測。

這些模擬包括恒星與黑洞雙星之間的相互作用，但關(guān)鍵的成分是兩個(gè)已經(jīng)耗盡核心的橢圓星系。這意味著光線輪廓的形狀和恒星軌跡包含了關(guān)于這個(gè)星系以及其他非常大質(zhì)量星系核心形成特定環(huán)境的寶貴考古信息。然而，即使有了這段不同尋常的合并歷史，科學(xué)家們也可以在黑洞質(zhì)量和星系表面亮度之間建立起一種新的、牢固的關(guān)系：每次合并，黑洞都會獲得質(zhì)量，而星系中心則會失去恒星。天文學(xué)家可以利用這個(gè)關(guān)系來估計(jì)更遙遠(yuǎn)星系中的黑洞質(zhì)量，在那里直接測量足夠接近黑洞的恒星運(yùn)動是不可能的。

博科園｜研究/來自：馬克斯·普朗克學(xué)會

參考期刊《arxiv》

Cite: arXiv:1907.10608

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