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在矮星系中發現巨型黑洞,或許揭開超大品質黑洞形成之謎

在矮星系中發現巨型黑洞,或許揭開超大品質黑洞形成之謎

原文 | Lee Mohon

翻譯 | Linvo

在相對較小的星系中發現的超大品質黑洞,可能會幫助天文學家解開超大品質黑洞如何形成的謎團。

研究人員利用美國宇航局(NASA)的錢德拉X射線天文台,在Mrk 462星系的氣體和塵埃中發現了一個黑洞,其品質約為太陽的20萬倍。

Mrk 462隻有幾億顆恒星,是一個矮星系。相比之下,我們的銀河系擁有千億顆恒星。這是第一次在一個矮星系中發現一個隐藏的超大品質黑洞。

“Mrk 462上的黑洞是超大品質黑洞中最小的,”新罕布什爾州達特茅斯學院的傑克·帕克說,他和同樣來自達特茅斯的同僚瑞安·希考克斯上司了這項研究。“衆所周知,這樣的黑洞很難找到。”

在較大的星系中,天文學家經常通過尋找星系中心恒星的快速運動來發現黑洞。然而,矮星系太小太暗,目前大多數儀器都無法探測。另一種技術是尋找正在成長的黑洞的特征,比如當它落向黑洞時,X射線的發光氣體被加熱到數百萬度。

在矮星系中發現巨型黑洞,或許揭開超大品質黑洞形成之謎

在這項研究中,研究人員利用錢德拉X射線天文台觀測了8個矮星系,這些星系此前曾從斯隆數字巡天項目(SDSS)收集的光學資料中顯示出黑洞增長的迹象。在這8個黑洞中,隻有mrk462顯示出了一個正在成長的黑洞的X射線特征。

與低能X射線相比,高能X射線的強度異常大。與其他波長資料比較,Mrk 462黑洞被氣體嚴重遮蔽。

Hickox說:“因為隐藏起來的黑洞比暴露在外的黑洞更難被發現,發現這個例子可能意味着有更多的矮星系有類似的黑洞。”“這很重要,因為它可以幫助解決天體實體學中的一個主要問題:黑洞是如何在宇宙早期就變得如此之大的?”

先前的研究表明,當宇宙的年齡還不到10億年(僅為目前宇宙年齡的一小部分)時,黑洞的品質可以達到太陽的10億倍。一種觀點認為,這些大家夥是在大品質恒星坍縮成黑洞時産生的,而黑洞的品質隻有太陽的100倍左右。然而,理論上很難解釋它們是如何迅速增加重量,達到早期宇宙中所看到的那樣的尺寸的。

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另一種解釋是,早期宇宙是由具有數萬倍太陽品質的黑洞形成的——可能是由巨大的氣體雲和塵埃坍縮形成的。

在擁有超大品質黑洞的矮星系中,大部分例子支援這樣的觀點:即早期恒星形成的小黑洞種子以驚人的速度增長,在早期宇宙中形成了幾十億倍太陽品質的物體。少數例子支援另一種觀點:黑洞在誕生之初就擁有成千上萬個太陽的品質。

這些預期之是以适用,是因為從一個巨大的星雲到一個中等大小的黑洞的直接坍縮,所必需的條件應該很少見,是以我們不認為大部分矮星系會包含超大品質的黑洞。另一方面,恒星品質的黑洞預計會出現在每個星系中。

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“我們不能從一個例子中得出強有力的結論,但這個結果應該鼓勵對矮星系中那些隐藏的黑洞進行更廣泛的搜尋,”帕克說。“很興奮,我們可能會從中學到新知識。”

原文:

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/mini-monster-black-hole-could-hold-clues-to-giant-s-growth.html

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