科學家發現了地方宇宙中最大的黑洞

2020-11-23 騰訊網

這個黑洞以將近400億倍太陽的質量，打破了歷史記錄。

在距我們7.4億光年外的星系中，存在著一個奇怪的現象。Holm15A是組成Abell 85星系團中的其中一個星系。它是Abell 85中最亮的一個星系，也是宇宙角落裡最亮的一個。但在它的中間存在一片黑暗區域，表面亮度很低——這是兩個超大質量的黑洞發生碰撞後的特徵。

那片黑暗區域現在正逐漸變亮。Holm 15A的中心是一個巨大的黑洞。它相當於400億個太陽的質量，相比之下，銀河系中心的黑洞人馬座A*（400萬個太陽質量）就顯得微不足道了。事實上，它的出現讓銀河系附近所有的黑洞都相形見絀。

人馬座黑洞 圖源：stdaily

「在我們所處的當地宇宙中，黑洞是通過直接、精準的動態檢測到的最龐大的一種物質」，研究的作者和馬克斯·普朗克研究所研究員Roberto Saglia說到。

《天體物理學雜誌》上將發表一項關於這個龐大黑洞的研究，並在ArXiv上預印。

深入黑暗之地

這項研究之所以浮出水面是因為，當天文學家觀察Abell 85的時候，發現了Holm 15A星系中的暗斑。很奇怪的是，Holm 15A有2萬個億太陽的質量。基本上，它是明亮的。

美國國家航空航天局（NASA）錢德拉（Chandra）觀察到的Abell 85星系團。

「根據過去的研究，龐大的星系有這樣低亮度的中心表面，通常是兩個超大質量黑洞發生合併的特徵；因此，當我們注意到Holm 15A表面的亮度分布時，我們意識到只有它存在一個巨大的中心黑洞才會產生這樣的效果」，Saglia說。

Holm 15A 圖源：phys

利用溫德爾斯坦天文臺的光度數據和星系中心區域的光譜測量數據，天文學家們能夠監測到黑洞周圍恆星的移動速度。Saglia說，恆星的移動速度由黑洞引力決定，這都是計算黑洞質量所需要的數據。

「通過這些數據，以及牛頓定律，我們可以推測出黑洞的質量」Saglia說，「這個巨大的黑洞佔據了整個銀河系總質量的2%，它的研究價值不可估量。」

星系進化

如此低暗的中心違反了銀河系的另一特徵：它可能由兩個小一些的星系形成，並在它們各自的中心分別有一個超大質量的黑洞，Saglia說。

星系合併 圖源：Public Domain Pictures

隨著星系間的融合，導致星系中心的黑洞變得更加龐大-並隨著自身質量的增大而越來越大，從中心會排出越來越多的恆星。Saglia的團隊認為，這是一個「核心搜索」過程。基本上，恆星會被星系中的黑洞所牽制。

Holm 15A是最亮、最大的恆星質量星系，為此科學家們已經收集了許多測量數據。但研究小組認為，找到黑洞質量與表面亮度之間的關係會有助於他們研究星系甚至宇宙中更遙遠的黑洞。如果這種方法行得通，或許不久就能揭開Holm 15A的神秘面紗。

以下部分原網頁中未見

結合超大望遠鏡觀測和路德維希·馬克西米利安斯大學溫德爾斯坦天文臺的數據，科學家們以星系中心附近的星體運動為基礎，對黑洞進行質量估計。能夠確定的是，這些數據的確揭示了一個400億個太陽質量的黑洞，使它成為迄今為止在我們可觀察到的宇宙部分中最大型的黑洞。

黑洞 圖源：zhuanlan.zhihu

馬克斯·普朗克外星物理研究所（MPE）和慕尼黑大學的研究負責人詹斯·託馬斯（Jens Thomas）說：「我們只有幾十個關於超質量黑洞的直接測量數據，並且此前從沒有在這樣的距離下嘗試測量。」

科學家們同時發現，其內核光剖面十分平坦，這意味其中心的恆星由於之前的星系合併，可能被驅逐出去了。這是因為當星系間發生碰撞，其中心黑洞的巨大引力會將銀河系中心的恆星彈射出去。直到銀河系中心不再有多餘的氣體來產生的新的恆星，核心才會耗盡。

簡單來說，研究人員用計算機模擬了當星系發生合併時，星系的中心驅逐界限與黑洞質量間的聯繫。基本上，每次合併，星系都會失去它中心的恆星，同時黑洞的質量變得更大。

據研究人員表示，當無法獲得黑洞附近的恆星運動的直接測量數據時，此項研究結果可以用於遠距離黑洞的質量估算。

作者：Claire Cameron

FY：墨菲

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