中财网利刃出鞘王亚东同人文:2.9亿光年外黑洞周围发现被撕裂星系残余
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2012年02月17日 08:01
被年轻蓝星团环绕的一个中等质量黑洞。科学家认为这个黑洞周围一度存在一个矮星系
钱德拉望远镜拍摄的照片，展示了银河系中央人马座A*黑洞的周围区域。科学家认为这一新发现有助于了解超大质量黑洞如何形成
新浪科技讯 北京时间2月17日消息，借助于美国宇航局的哈勃太空望远镜，天文学家发现了一个中等质量黑洞周围的炙热年轻恒星团。这些年轻蓝星的存在说明，黑洞周围一度存在一个矮星系，现在已经被撕裂。这个黑洞于2009年首次发现，质量相当于2万个太阳。
科学家认为中等质量黑洞可能合并，形成超大质量黑洞，例如潜伏在银河系中央的超大质量黑洞，质量相当于400万个太阳。这一发现有助于科学家进一步了解超大质量黑洞以及周围的星系如何形成。绝大多数星系的中央据信都存在一个黑洞。哈佛-史密森尼天体物理学中心的马修-塞维拉特表示：“这是我们第一次发现这个中等质量黑洞起源的证据。”
据信，这个黑洞周围的年轻蓝星是在矮星系与规模更大的ESO 243-49星系发生相撞后形成的。相撞过程中，矮星系的很多恒星被摧毁。天文学家已经了解大质量恒星如何发生塌陷并形成质量大约相当于太阳10倍的黑洞，但至今仍不清楚超大质量黑洞如何形成。一种观点认为，超大质量黑洞可能通过中等质量黑洞合并形成，后者的质量是太阳的数百到数千倍。
2009年，研究论文主执笔人、澳大利亚悉尼天文学研究所的肖恩-法莱尔借助欧洲航天局的牛顿X射线望远镜发现了这个不同寻常的黑洞。这个黑洞被称之为“HLX-1”，质量是太阳的2万倍，位于距地球2.9亿光年的ESO 243-49星系边缘。
法莱尔和他的小组利用宇航局“雨燕”卫星和哈勃望远镜对HLX-1进行X射线、近红外、可见光和紫外观测。观测结果显示，HLX-1周围存在一个年轻恒星团，规模达到250光年。塞维拉特说：“这个黑洞非常特殊，是迄今为止发现的唯一一个中等质量黑洞。这种罕见性说明中等质量黑洞只能在短期内被观测到。”(孝文)
中量级黑洞现身宇宙
天文学家认为他们已经在一个遥远行星的外围找到了中等质量的黑洞。（图片提供:Heidi Sagerud）
宇宙中充斥了大量的重量级和轻量级黑洞，然而天文学家却一直没有找到中量级黑洞——尽管有许多科学家曾坚信它的存在。如今，天文学家报告说，他们在一个遥远星系的边缘找到了这些神秘天体存在的第一个确凿证据。据估算，中等质量的黑洞大约比太阳重500倍，这一发现将填补宇宙“动物园”的一个巨大缺口，虽然有关这类黑洞的起源问题尚无人能够回答。小黑洞——也就是人们所说的恒星质量的黑洞——是由巨恒星爆发后的崩溃所形成的。它们通过吞噬附近的气体、尘埃，抑或那些走得太近的倒霉行星和恒星而生长。但是这些黑洞却有一套固定的“饮食控制机制”——爱丁顿极限。爱丁顿极限意味着黑洞释放的辐射与其流入的物质相匹配。这一效应限制了黑洞释放的X射线，从而使天文学家能够根据辐射的强度推算出天体的质量。研究人员同时还能够利用爱丁顿极限来测定特大质量的黑洞，后者的质量相当于几十亿颗恒星的质量。
新发现的这个天体名为HLX-1，是第一个介于恒星质量黑洞和特大质量黑洞之间的中等质量黑洞。由曾在法国空间辐射研究中心任职的Sean Farrell领导的天文学家小组，在寻找不同寻常的白矮星和中子星的过程中发现，HLX-1位于一个距离地球2.9亿光年的星系的外围。研究人员在7月2日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。他们注意到，HLX-1正在释放出10倍于恒星质量黑洞的X射线，这意味着前者的质量要比后者大得多。如今在英国莱斯特大学从事研究的Farrell说，根据它的辐射密度，研究小组保守地估计，HLX-1的质量大约是太阳质量的500倍。
然而这一发现依然为中等质量黑洞留下了一个悬而未决的问题。美国马里兰大学的天文学家Christopher Reynolds表示：“如果这些黑洞真的存在，那么我们根本不清楚它们到底来自于何方。”一种可能性是位于密集的恒星簇中的小黑洞最终融合成为中等质量的黑洞，抑或这些中等大小的黑洞是宇宙中最早期恒星的剩余物——科学家曾认为当时的恒星比现今的版本大得多。Farrell认为，后一种假设的可能性更大一些，这是因为观测结果显示HLX-1远离其母星系中心，并且显然处于“主盘”——这里正是恒星簇的聚集区域——的外围。
Reynolds表示：“我们现在必须非常严肃地对待中等质量黑洞的存在问题。”Reynolds说，这意味着“需要开始进行研究其本质的工作”。