星系外圍是尋找黑洞和垂死大質量恆星的好地方？

此前研究的表明像銀河系這樣的螺旋星系外圍可能會擠滿了撞在一起的黑洞，它們的質量巨大，是科學家尋找引力波來源的最佳地點。羅切斯特理工學院（RIT）研究發現了一個被忽視的區域，這個區域可能被證明充滿了圍繞軌道運行的黑洞以及引力波啁啾的起源，確定合併大質量黑洞的宿主星系有助於解釋繞軌道運行的黑洞對是如何形成，大螺旋星系的外氣盤中存在著有利的黑洞合併條件。星系的邊緣就像銀河系一樣，有著與矮星系相似的環境，但有一個主要的優勢——大星系更容易被發現。

RIT的研究人員提出，螺旋星系的外部氣體盤可能充滿了黑洞，它們在碰撞時發出引力波。這裡顯示的是在紫外光和無線電波中看到的風車星系，紅色的無線電數據揭示了銀河系的外圍，那裡可能存在環繞著黑洞的軌道。圖片：NASA/JPL-Caltech/VLA/MPIA

博科園-科學科普：現在科學家們可以將引力波天文學與傳統的光帶測量結合起來，從而對宇宙有更深入的了解。現有的研究表明，即使是密度太大而無法逃逸的黑洞，也有引力波和光學對應物，它們是由恆星坍塌形成的物質的殘餘。如果能看到黑洞合併時發出的引力波，就能確定黑洞在天空中的位置。羅切斯特理工學院（RIT）的一項研究結果提供了進一步的證據，證明螺旋星系的外圍存在著大量的黑洞，這些被忽視的區域是觀測大型天體碰撞時產生引力波的新地方。這項研究通過分析黑洞可見的前兆——帶坍縮核心的超新星來回溯時間。這些大質量恆星的緩慢衰變在黑洞中恆星演化結束之前，在電磁光譜中產生了明亮的信號。

研究小組利用來自附近星系的「里克天文台超新星搜索」的數據，將外螺旋星系的超新星率與已知的恆星(矮星系/衛星星系)的超新星率進行了比較，並找到了典型螺旋外圍和典型矮星系的可比數字，大約每千年有兩個核心坍縮超新星。這項名為「超新星速度超過光學半徑」的研究，將在即將出版的《天體物理學快報》上發表。研究報告的第一作者、RIT物理與天文學院的助理教授Sukanya Chakrabarti說：在矮星/衛星星系中發現的比氫和氦重的元素的低水平，為巨大的黑洞形成和創造二進位對創造了有利條件。在螺旋星系的外圓盤上，類似的星系環境也為巨大的黑洞創造了可能區域。

這張錢德拉x光照片顯示了仙后座A，銀河系中最年輕的超新星遺迹。圖片：NASA/CXC/MIT/UMass Amherst/M.D.Stage et al.

如果這些坍縮的超新星是LIGO(激光干涉引力波天文台)探測到雙星黑洞的前身，那麼我們發現的是一種可靠方法來識別LIGO源的宿主星系。因為這些黑洞在其生命的早期階段具有電磁對應，所以我們可以精確定位它們在天空中的位置，並觀察巨大的黑洞。這項研究的發現補充了查克拉巴蒂在2017年的研究，該研究顯示，螺旋星系的外部部分可能有助於LIGO的檢測率。這些區域形成恆星的速度與矮星系相當，重元素含量也較低，這為巨大的黑洞提供了有利的生存環境。目前的研究將潛在候選者隔離在這些有利的銀河系環境中。現在看到這兩個因素都是重要的貢獻者，下一步是做更深入的研究。這項研究可以幫助天文學家確定哪些尋找大量黑洞的電磁對應物。

博科園-科學科普｜參考期刊:《Astrophysical Journal Letters》｜研究/來自：羅徹斯特理工學院

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