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    数千万个小黑洞围绕着银河系心脏处的超大质量黑洞!

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      普朗克

      一项新的研究发现成千上万黑洞可能围绕着银河系中心超大质量黑洞。大多数星系中心都有超大质量黑洞,质量是太阳的几百万倍。例如在银河系中心的是人马座A*,大约有450万太阳质量。科学家们认为超大质量黑洞形成的一种关键方式是将恒星质量的黑洞吞噬,每个黑洞质量相当于几个太阳。了解这种生长过程是如何运行的,这对于理解它们对星系演化的影响至关重要。

      数千万个小黑洞围绕着银河系心脏处的超大质量黑洞!

      据最新研究显示,银河系中心超大质量黑洞周围环绕着一群较小的黑洞。科学家能够确定至少12个黑洞双星,其中一个黑洞正在从伴星吸取物质。图片版权:Columbia University

      几十年来天文学家已经研究了多达20000个黑洞,之前的研究预测这些黑洞应该集中在银河系核心。研究报告的主要作者、纽约哥伦比亚大学天体物理实验室的联合主任查克海利说:射手座的周围环绕着一圈气体和尘埃,为大质量恒星提供了完美的繁殖地,在它们死后会产生黑洞,此外人马座A*的强大引力可以拉出这个光环外的黑洞。银河系是我们唯一能研究超大质量黑洞如何与小黑洞相互作用的星系,因为我们根本看不到它们在其他星系中的相互作用,从某种意义上说,这是我们唯一需要研究这种现象的实验室。

      然而到目前为止,研究人员未能发现如此高密度黑洞群,称为“密度尖点”。在整个星系中只有大约五十几个已知的黑洞(10万光年宽)而在一个只有6光年宽的区域内,这些黑洞的数量应该是1万到2万,这是没有人能够找得到,没有多少可信的证据。黑洞吸收任何落入的东西,包括光,使它们很难在黑暗的空间背景中发现。相反为了探测黑洞,科学家们通常会寻找附近的伴星。在这样的双星系统中,黑洞可能会撕裂它的伙伴,在过程中释放出辐射。在过去试图寻找“密度尖头”的失败尝试集中于寻找强烈x射线爆发,这些x射线被认为来自于所谓的“吸积盘”,即气体和尘埃“吸积盘”,它们从伴星螺旋上升到黑洞伙伴。

      数千万个小黑洞围绕着银河系心脏处的超大质量黑洞!

      人马座A*是银河系中心的超大质量黑洞,由钱德拉x射线天文台(绿色圆圈)拍摄。黑洞可以被看作是一个亮点,因为它正在发射一些偶尔的x射线耀斑,周围是其他x射线源,由小黑洞的双星系统引起。图片版权:Nature and Hailey, et. al.

      然而这个星系中心距地球约有26000光年,黑洞双星很少会发射出足够大的x射线,在银河系中心这样的距离上很容易就能看到——可能每100年甚至1000年一次。相反Hailey和他的同事们寻找的是:当双星相对不活跃时,吸积盘释放出的更稳定、能量更低的x射线。利用美国宇航局钱德拉x射线天文台的档案资料,他们在大约1秒的时间内发现了12个这样的x射线双星,并在4月5日的《自然》杂志上详细报道了这一发现。通过分析这些x射线双星的性质和空间分布,研究人员推断出300~500个x射线双星可能潜伏在银河系的中心,大约有10000个没有伴星的孤立黑洞也潜伏在那里。

      数千万个小黑洞围绕着银河系心脏处的超大质量黑洞!

      海利说:我真的很高兴能发现银河系中心有一群黑洞。这些发现可能也“显著推进了引力波研究,因为知道一个典型星系中心的黑洞数量有助于更好地预测有多少引力波事件可能与它们相关。天体物理学家需要的所有信息都在银河系中心。然而对星系核中黑洞数量的估计很复杂,因为星系中心可能有其他x射线源,比如脉冲星。未来的x射线天文台可能能够区分这些不同种类的x射线源。下一代x射线天文台应该有非常锐利的眼睛,比如钱德拉,但也能探测到银河系中心更暗的物体。

      博科园-科学科普|文 / Charles Q. Choi / Space

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