星系霍姆伯格15A中到底有多少個超大質量黑洞?

2021-01-13 科技領航人

距地球約7.6億光年的是星系團Abell 85,這是一個由約500個星系組成的強大集合,它們彼此繞行。它的中心是巨大的橢圓星系霍姆伯格(Holmberg)15A,據估計,它的質量是太陽質量的50萬億倍,是銀河系的數十倍。

所有大星系的心中都有一個超大質量的黑洞,是太陽質量的數百萬或數十億倍。粗略地說,黑洞的大小與星系成比例,並且由於星系是如此之大,因此人們認為黑洞的核心也可能如此。星系黑洞從來沒有被直接測量過,但是使用各種間接風向子,它的質量估計是太陽質量的數百億到千億倍。如果為真,那就是已知的最大黑洞。但是,其實際大小實際上是未知的。

但是,這裡還有更多的奧秘。一些天文學家推測這不是一個黑洞,而是兩個超級黑洞雙星系統。這是非常罕見的,是兩個大星系碰撞並合併形成的。最終,兩個星系大挫傷相互靠近並進入共同軌道。在數十億年的時間裡,它們可以合併,合併成一個更大的黑洞。

儘管進行了專門的搜索,但這樣的雙星系統並不多。雖然並非總是可以直接看到它們,但是它們對周圍星系的影響可以使它們消失。

例如,在星系中心的恆星將繞兩個黑洞運行。從遠處看,兩個黑洞的引力場都結合在一起,就像繞著一個物體旋轉一樣。但是,如果恆星靠近,那麼恆星與兩個單獨的黑洞之間的距離差會影響恆星的軌道。當它繞過去時,兩個黑洞彼此圍繞的軌道運動可使恆星猛烈地甩開,使其不再停留在星系的中心。隨著時間的流逝,星系的中心部分將缺少恆星。

因此,尋找雙系統超大質量黑洞的一種方法是觀察這些星系的正中心,看看它們是否比預期的更暗。如果是這樣,這可能是由於黑洞噴出了恆星。

嘿,2014年發表的一篇論文中對霍姆伯格 15A的觀測表明,星系的中心比預期的要暗。那很有意思!那麼這是否是雙系統黑洞的證據?

好吧,等一下。2020年末發表的新論文反駁了這一說法。據稱,問題出在我們地球上的大氣層。

我們頭頂上的大氣在不停地四處移動。當來自太空物體的光穿過它時,小包空氣就像透鏡一樣,使光線來回彎曲。我們從地面看到的天體顯然在周圍跳來跳去——這就是導致恆星閃爍的原因。但是,如果你對那個天體進行長時間的曝光,就會變得模糊不清,就像用手持相機長時間曝光一樣,由於你的手移動了一點,照片會變模糊。

第二篇論文認為,這種現象會對霍姆伯格 15A核心的測量產生不利影響。中心的光線被塗抹了,使其看起來比預期的要暗。可以肯定的是,在更好的條件下進行的觀察表明,該中心並不比預期的要暗,並且,如果有的話,實際上比您預期的要亮。

同樣,使用甚大陣列對霍姆伯格 15A進行的深層高解析度無線電觀測也沒有發現那裡存在黑洞對的任何證據。它確實揭示了從核流中流出的物質的噴射相對較短(每次7,000光年長),這是一個很好的證據,那裡有一個黑洞,但是看起來很孤獨。

從光學望遠鏡拍攝的圖像中可以看到,在星系核心旁邊是明亮的光源。使用錢德拉X射線天文臺拍攝的圖像也顯示了該物體。當物質落入黑洞時,它會強烈發射X射線。

這會是另一個黑洞嗎? 2014年的論文暗示可能是這樣,他們提出了一個次要的觀點,他們注意到以前的觀察似乎表明這是背景星系,但他們基本上認為這還不完全清楚,後續的觀察應該應該以這樣或那樣的方式進行。

不過,在2020年的論文中,報導了此類後續行動的結果。使用這個巨大的10米怪獸加那利大型望遠鏡(Gran Telescopio Canarias),該天體的光譜揭示出它是一個類星體,是一個星系,其中央的黑洞吞沒了物質並發出包括X射線在內的光。但是,這顆類星體離背景很遠,相距95億光年,與霍爾姆伯格15A中心重合。

呃,好吧。關於這是一個三重黑洞的簡短希望破滅了,甚至不可能是雙系統。明確地說,第二篇論文也不能排除雙系統,只是到目前為止的證據還不支持該結論。也許極高解析度的無線電觀測可以解決這個問題,但尚未完成。

那麼,它甚至是一個超大質量的黑洞嗎?它能保留超大黑洞這個頭銜嗎?

很難說。有大量論文著眼於質量研究,並且它們的質量都很高,所以在我看來,在星系中間有一頭野獸,但它到底有多可怕還沒有確定。

我知道我在這裡並沒有給您一個肯定的答案,但是,嘿,這是天文學。這不像電影裡您用望遠鏡對準某物並大喊「我看到了!」。而對天文來說,通常是漸進式的,找到一些有趣的東西,然後通常進行多次,然後越來越緊密地(您希望)努力弄清楚您所看到的到底是什麼。但是宇宙可能會嫉妒它秘密被我們發現,而我們自己的儀器以及我們如何使用它們會使這變得更加困難。

如果這很容易,我們已經知道了一切,那將不會那麼有趣。

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    此次的研究數據,讓超大質量黑洞距離地球近了2000光年,但是還不需要擔心太陽系會被黑洞吞噬,由於太陽系按照自己的軌道運動,想要被黑洞吞噬還需要漫長的時間。太陽系還需要繼續前進25800光年:    該研究是日本射電銀河系探索的一部分,其目標是探究銀河系的三維結構。
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