研究人員捕捉到罕見黑洞的最佳證據

歐空局的xmm -牛頓天文台發現了一種非常罕見和難以捉摸的宇宙現象最佳候選者：一個中等重量的黑洞，在撕裂和享用附近一顆恆星的過程。宇宙中潛伏著各種各樣的黑洞：大質量的恆星死後會形成恆星質量的黑洞，而星系的中心是超大質量的黑洞，質量相當於數百萬或數十億個太陽。介於這兩個極端之間的是一個更為退休的黑洞家庭成員：中等質量黑洞。這些黑洞被認為是最終會成長為超大質量的種子，它們尤其難以捉摸，因此迄今為止幾乎沒有找到可靠的候選者。現在一個研究小組利用ESA的xmm -牛頓x射線天文台、NASA的錢德拉x射線天文台和Swift x射線望遠鏡的數據，發現了一種罕見的活動跡象。

來自NASA/ESA的哈勃太空望遠鏡(黃白色)和NASA的錢德拉x射線天文台(紫色)的數據。左下方的紫白色光源顯示了一顆恆星的殘骸發出的x射線，當它落入一個中等質量的黑洞時，它被撕開了。黑洞的宿主星系位於圖像的中央。圖片：X-ray: NASA/CXC/UNH/D.Lin et al, Optical: NASA/ESA/STScI

在一個遙遠星系的外圍發現了巨大的輻射耀斑，當一顆恆星經過一個離黑洞太近的地方並被吞噬時，它就被拋出了。美國新罕布希爾大學的首席科學家大成林說:「這太令人興奮了：這種類型的黑洞以前從未被如此清晰地發現過。一些候選人已經被發現，但總體來說，他們是非常罕見的，並且很受追捧。這是迄今為止觀察到的質量中等的黑洞候選體。這種類型的黑洞被認為以各種方式形成。一個形成的場景是大質量恆星在密集的星系團中失控的合併，使這些星系團的中心成為尋找它們的最佳地點之一。然而，當這樣的黑洞形成的時候，這些位置往往是沒有氣體的，使得黑洞沒有物質可消耗，因此釋放的輻射也很少——這反過來又使得它們很難被發現。

能找到一個中等質量黑洞的為數不多的方法之一，就是等待一顆恆星靠近黑洞並被破壞——這本質上再次『激活』了黑洞的胃口，促使它發出我們可以觀察到的耀斑。這類事件以前只在星系的中心清楚地看到過，而不是在外圍。篩選了來自xmm -牛頓的數據，以找到候選者。在2006年和2009年對一個約7.4億光年以外的大星系的觀測中，以及錢德拉(2006年和2016年)和斯威夫特(2014年)的額外數據中，確認了這一點。來自美國密歇根州立大學的傑伊·斯特萊德說：我們還觀察了許多其他望遠鏡拍攝的銀河系圖像，以從光學上觀察它的發射情況。在2005年的兩幅圖像中發現了光源閃爍的亮度——它看起來比幾年前更藍、更亮。

x射線源3 xmm J215022.4055108年被ESA的xmm -牛頓x射線太空天文台2006年(左)和2009年(右)。圖片：European Space Agency

通過比較所有的數據，確定這顆不幸的恆星可能在2003年10月被打亂，併產生了在接下來的10年時間裡衰變的能量。科學家們認為，這顆恆星被一個質量約為太陽5萬倍的黑洞所破壞和撕裂。這種由恆星引發的爆發預計只有在這種類型的黑洞中才會發生，因此這一發現表明，在整個宇宙的星系外圍星系中，可能還有更多的恆星處於休眠狀態。這候選者被發現通過一個密集的搜索xmm -牛頓的x射線源目錄,充滿了高質量的數據覆蓋大面積的天空,基本確定大型黑洞是如何和發生了什麼導致觀察到的輻射,。更多地了解這些物體和相關現象是我們理解黑洞的關鍵，模型目前類似於一個外星文明觀察地球並發現祖父母將他們的孫輩送進學前班的場景：他們可能會假設有某種媒介來適應他們的人類壽命模型，但如果沒有觀察到這種聯繫，就無法確定。這個發現是非常重要的，並且表明這裡使用的發現方法是一個很好的方法。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：Nature Astronomy｜來自：歐洲空間局

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！