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理论证实!天文学家首度发现小黑洞群围绕着银心巨兽

2020-07-24
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理论证实!天文学家首度发现小黑洞群围绕着银心巨兽

过去理论预测我们的银河系中心应该潜伏着成千上万个小黑洞,只是它们太过沉默,没有人成功发现其蹤迹。直到现在,天文学家们终于初步找出十来个恆星质量黑洞,盘踞在银心的黑洞巨兽周遭,不只证实理论,也为重力波研究促进一大步。

我们的银河系中心盘踞着一个超大质量黑洞人马座 A*(Sagittarius A*,简写为 Sgr A*),其质量约太阳质量 410 万倍,直径推算达 4,400 万公里,距离地球约 26,000 光年,产生的强大引力场足以维持整个银河星系稳定运行。

而过去理论怀疑,人马座 A* 周围的气体和尘晕为大质量恆星提供了完美孕育温床,恆星死亡变成黑洞后则被人马座 A* 的强大引力俘虏拉拢,因此天文学家推测,在人马座 A* 周围 6 光年内可能围绕着多达 10,000~20,000 个较小的黑洞,使银河系中心看起来就像一块嵌满洞隙的起司。

天文学家也认为超大质量黑洞成长茁壮的一个关键方式,就是靠吞噬质量相当于几颗太阳的恆星质量黑洞,了解这个增长过程,就能试图进一步理解超大质量黑洞如何在星系演化中担当重要角色。

理论证实!天文学家首度发现小黑洞群围绕着银心巨兽

人马座 A* 周围环境想像图。

但事实是,在宽度预估达 10 万光年的整个银河系中,我们至今只确认约 50 个已知黑洞。那些更小、更难发现的「孤立」小黑洞没有人成功找着,它们就像宇宙黑布上的小黑点,沉默起来几乎零存在感,偶尔进食反哺释出的 X 射线也非常微弱,所以理论一直无法被证明。

直到现在──由美国哥伦比亚大学天体物理学家 Charles Hailey 领导的团队,首次于银河系中心发现 12 个恆星质量黑洞,证实真的可能有多达 20,000 个黑洞挤在银河系内部区域!

黑洞会吸收掉所有辐射(理论上它们发出霍金辐射,但我们无法检测到),也就是说它们本身不会放出任何辐射,除了这个时候:睡饱醒来并享用甜点之际,在吸进物质同时产生能被检测的 X 射线。

过去天文学家寻找小黑洞失败的原因,在于大家都集中搜索「定期且强烈的 X 射线爆发」,Charles Hailey 团队反其道而行,利用美国太空总署(NASA)钱卓拉 X 射线望远镜的数据寻找能量低但稳定的 X 射线来源,总算在人马座 A* 周围 3 光年内发现了 12 个新黑洞。

这项发现将大大推进重力波研究,因为了解星系中心的黑洞数量,能帮助预测重力波事件可能与它们有多少关联,天体物理学家需要的所有讯息都藏在银河系中心。论文发表在《自然》期刊。