在一項新研究中,天文學家意外地發現,一大群黑洞竟然齊聚一堂,集結於球狀星團NGC 6397中心區域。
NGC 6397是距離地球最近的球狀星團之一,大約位於7800光年外。這個球狀星團極其古老,幾乎與宇宙同壽,中心區域的恆星分布也非常密集,屬於核心坍縮型星團。
一開始,天文學家認為NGC 6397中心可能潛伏著一個傳說中的中等質量黑洞。
我們知道,恆星級黑洞和超大質量黑洞是宇宙中最常見的兩種黑洞。前者由大質量恆星演化至生命末期內核坍縮形成,質量一般是太陽質量的數十倍;後者則潛伏在星系中心,質量可達太陽質量數百萬甚至數百億倍。在理論上,宇宙中還存在質量介於兩者之間的黑洞,即所謂的中等質量黑洞。
只不過,我們迄今為止也未曾找到中等質量黑洞存在的確切證據,只是發現了個別潛在候選。一些天文學家認為,球狀星團中心很可能是中等質量黑洞的藏身之地,以至於大量恆星緊密聚集於此。
有意思的是,球狀星團NGC 6397卻給了我們一個出乎意料的結果。
巴黎天體物理研究所(IAP)的天文學家愛德華多·維特拉爾(Eduardo Vitral)介紹道:「強有力的證據表明,球狀星團NGC 6397密集的中心區域,存在一部分看不見的質量。但我們驚訝地發現,這個額外質量並不是點狀的,而是散布在大小相當於球狀星團百分之幾的範圍內。」
為了探知這部分讓人難以捉摸的質量,維特拉爾和IAP的同事加裡·馬蒙(Gary Mamon)通過分析哈勃太空望遠鏡和蓋亞衛星的觀測數據,對球狀星團NGC 6397中心區域恆星的運動情況進行了詳細研究。
結果表明,這裡的恆星的運動軌道幾乎是隨機的,並不是有序地環繞著一個共同中心運轉。,研究人員結合恆星演化理論推斷,球狀星團NGC 6397中心區域的額外質量可能主要來自一大群恆星級黑洞。
在漫長的時間裡,球狀星團中很多大質量恆星死去,並坍縮成黑洞。其中一些黑洞,通過與附近質量較小的恆星發生引力相互作用,逐漸下沉到星系中心。據估計,球狀星團NGC 6397中心至少集結了20個恆星級黑洞。
天文學家還意識到,一大群黑洞聚集在這裡,可能增加黑洞碰撞與併合的可能性,從而撥弄出時空的漣漪——引力波。
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/hubble-uncovers-concentration-of-small-black-holes