06.20 研究人员发现“缺失”的黑洞

天文学家已经发现了他们认为非常罕见的宇宙现象:一种被证明是难以捉摸的中等质量的黑洞,以至于研究人员认为它可能根本都不存在。

宇宙中有几个不同的黑洞大小类别。有恒星质量的黑洞,这些黑洞碰撞导致了迄今为止黑洞引力波的探测,通常不到太阳质量的100倍。

研究人员发现“缺失”的黑洞

然后是超大质量黑洞。它们潜伏在星系的心脏,星系中的一切都围绕着它们运行。它们的下限在10万太阳质量,但通常它们可能是数百万或数十亿的太阳质量。人马座A*,位于银河系中心的超大质量黑洞,大约有400万太阳质量。

天文学家假设,在中间的某个地方--1000到10万太阳质量--应该存在另一种类型的黑洞。然而,中等质量的黑洞一直是“缺失”的,可能的探测结果还没有定论。

这导致一些天文学家假设,这些所谓的“缺失环节”黑洞,根本不存在。

但是现在,由新罕布什尔大学领导的一个天文学家小组已经捕捉到了中等质量黑洞的最佳证据。

在美国宇航局的钱德拉X射线天文台,美国宇航局的斯威夫特卫星和欧空局的XMM-牛顿轨道望远镜的数据中,他们发现了距离7.4​​亿光年远的星系边缘的一个巨大的多波长辐射。

这一事件命名为3XMM J215022.4−055108(简称J2150−0551),始于2003年10月,在接下来的十年中逐渐消失,与黑洞撕裂恒星并吞噬恒星时观察到的其他辐射耀斑一样。

研究人员发现“缺失”的黑洞

光子的分布取决于黑洞的质量,这就是研究团队如何确定黑洞大小的方法。

“这是令人难以置信的兴奋:这种类型的黑洞以前从未被发现过,已经找到了一些候选人,但总的来说,他们非常罕见,非常受欢迎。这是迄今为止观测到的最好的中等质量黑洞候选。”

但是,如果它们存在,为什么它们只被看到得如此之少呢?中等质量黑洞的一个形成模型有一个合理的解释。

2004年的一篇论文提出,密集星团的引力可能导致星团中的恒星向星团中心坠落,形成成千上万个太阳那么大的恒星。这将在它自己的重量下崩溃,形成一个中等质量黑洞。

但黑洞只有在物质(如恒星或气体云)主动落入黑洞时才能被探测到。当这些星团中的一个形成黑洞时,它已经清除了引力范围内的区域,这意味着附近没有物质可供它吞食,因此它不会发射辐射。

研究人员发现“缺失”的黑洞

与此相关的是,J2150-0551被发现在星团的中心。

“我们可以用来寻找中等质量黑洞的少数方法之一是等待恒星靠近它并被破坏,这从根本上‘再次’激活了黑洞的食欲,并促使它发出我们可以观察到的耀斑。这种事件以前只在星系的中心才能被清楚地看到过,而不是在外部边缘。”

这一发现表明,可能还有更多的中等质量黑洞潜伏在星系边缘,它们只是处于休眠状态,没有任何恒星经过,所以我们不知道它们是否存在。

而J2150-0551也为研究人员提供了一个寻找更多这些难以捉摸的星团的地方。

欧空局的Norbert Schartel说:“我们的模型目前类似于一个外星文明观察地球并看到祖父母将他们的孙子送到学前的情景:他们可能认为有某种中间的东西适合他们的人类寿命模型,但如果不观察这种联系,就无法确切地知道。这一发现非常重要,这表明这里使用的发现方法是一个很好的方法。”


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