質量相當於數千太陽疊加,看不見摸不著,揪出它們還得靠這些鏡子

編者按:銀河系中存在兩種黑洞,一是質量和恆星差不多,大小可能是太陽的100倍,二是那種超級黑洞,它們處於銀河系的中心,大小相當於成百上千個太陽疊加,而中質量黑洞應該是二者的中間形態。但中質量黑洞的發現數量卻寥寥無幾,難覓行蹤。


川陀太空訊 科學家正致力於尋找銀河系中龐大的黑洞群體,目前有了最新的結果。科學家估計銀河系中存在數百萬的“孤立黑洞”,它們隱藏在黑暗中,並不斷緩慢地吸收星際中的塵埃等物質。與此同時,黑洞中的物質卻被高速地倒吸回宇宙中,這些“流出”的物質與周圍環境發生作用並可能產生無限電波,通過捕獲這些電波就能發現那些隱藏的黑洞。

質量相當於數千太陽疊加,看不見摸不著,揪出它們還得靠這些鏡子

圖注:中等質量黑洞發現的數量偏少

中等質量黑洞具備探索條件

現在,人類有能力去尋找那些“失落”在銀河系中的黑洞了,通過捕捉IBHs發射的X射線也能觀察到它們。物質在被吸引的過程中會在黑洞的邊緣加速並形成“吸積盤”。在吸積盤旋轉著向黑洞中心靠近時,其中的物質也在發生摩擦並向外發射X射線。但X射線只會產生於超大質量的黑洞中,因此對於那些較小的黑洞這個辦法並不可行。但這些“流出物”可能會與周圍物質發生無碰撞式的衝擊,造成磁場的放大和電子的加速活動,進而形成同步加速的輻射波。從理論上來說,“流出物”與星際物質的互相作用會使電子運動速度達到無線電波產生的條件。

質量相當於數千太陽疊加,看不見摸不著,揪出它們還得靠這些鏡子

圖注:星系中心的黑洞質量一般較大

科學家認為,這對於尋找中等質量黑洞(IMBHs)是個不錯的辦法。目前可以藉助LOFAR(荷蘭的低頻陣列)找到這些黑洞,但它的靈敏度還不夠好。川陀太空指出,銀河系中存在兩種黑洞,一是質量和恆星差不多,大小可能是太陽的100倍,二是那種超級黑洞,它們處於銀河系的中心,大小相當於成百上千個太陽疊加,而中等質量黑洞應該是二者的中間形態。

第一種黑洞有時會出現在常規的恆星二元系統中,因為該系統能產生引力波,同時伴隨的那些恆星能夠促成X射線的爆發。第二種黑洞靠自身的吸積盤就能散發出強大的能量,並被科學家捕捉到。但是這兩種類型中間的黑洞,即IBHs很難被發現。科學家曾懷疑宇宙中的某些物質是中等質量黑洞,但目前只知道它們的數量。

質量相當於數千太陽疊加,看不見摸不著,揪出它們還得靠這些鏡子

圖注:SKA平方千米陣

質量相當於數千太陽疊加,看不見摸不著,揪出它們還得靠這些鏡子

圖注:甚大望遠鏡鏡面

SKA平方千米陣與甚大望遠鏡配合

川陀太空指出,SKA平方千米陣可能是目前最理想的觀測儀器了。它是由多國合作研發的“多部分射電望遠鏡”,可以捕捉到周圍1平方公里(0.39平方英里)的無線電波。預計在2020年首次試驗階段,SKA能發現30個IBHs所發出的信號。配合位於智利的甚大望遠鏡,我們可以對黑洞進行全面探索,甚大望遠鏡由4座8.2米直徑的鏡面構成,耗資5億美元。預計到2020年代中期,被觀測到的黑洞數將累計達到700個。按照計劃,SKA還能準確地測量出部分黑洞與我們的距離,那時它們就將從黑暗中揪出來。


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