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银河系发现的一颗中等质量的黑洞

  哈勃WFC3拍摄的星系ESO 243-49,圈中就是HLX-1所在的超级星团。由于配色缘故,整个图像偏绿。大图下载。版权:NASA,ESA,S.Farrell等

  借助美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜,天文学家发现在首个被证实的中等质量黑洞周围,存在由年轻蓝巨星组成的星团(蓝巨星簇)。天文学家相信,这个黑洞曾经是当前已瓦解的某个矮星系的核心,本发现对我们理解星系和超级黑洞的演化有着相当重要的意义。

  天文学家知道多大质量的恒星会坍缩形成黑洞,但不清楚星系中心那些10亿个太阳质量级别的超级黑洞是怎么形成的。一种观点是它们通过小黑洞合并形成。

  2009年,澳大利亚悉尼天文研究所的肖恩法雷尔(Sean Farrell)借助欧洲空间局(ESA)的牛顿X线多镜面(XMM)空间望远镜,发现了一个中等质量黑洞——HLX-1(超亮X线源1#),质量约为2万个太阳。它位于ESO 243-49星系的外缘,离地球约2.9亿光年。

  法雷尔接着同时使用NASA的雨燕空间望远镜在X线波段、和哈勃望远镜在近红外、可见光、紫外波段观测HLX-1。从图像的亮度、颜色看,围绕该黑洞可能存在着一个250光年宽、由年轻蓝巨星组成的大质量星团;由于星团距离太远,哈勃无法辨析单颗恒星。该天体的颜色、亮度都与其他星系中的超级星团相同,但部分光可能来自围绕黑洞的气体盘。

  法雷尔说:“这个最新发现之前,我们就猜测存在中等质量黑洞,但我们现在知道它在何处形成。存在极为年轻的星团事实意味着,中等质量黑洞可能起源于超低质量矮星系的中央黑洞。矮星系可能已经被主星系吞并,就像银河系中发生过的一样。”(ω星团就是——译注)

  根据X线观测资料,法雷尔团队知道围绕黑洞的炽热气体盘会辐射部分蓝光。但这不能解释观测到的红光辐射,红光只能来自冷得多的气体;研究团队分析最可能是来自恒星。接着他们修改模型,在其中加入恒星的辐射。这些修改后模型支持在黑洞周围存在年轻的超级星团,但这并非唯一的解释,所以更需要进一步的观测。特别是,由澳大利亚国际射电天文研究中心的Roberto Soria领导的团队,使用哈勃和甚大望远镜(VLT)的数据,发现了目标天体的爆发性光变,而(我们知道)星团的亮度是几乎不变的。这说明气体云的亮度被发光气体盘所支配,而不是Farrell团队所认为的大质量星团。

  法雷尔继续说:“能明确的是——根据哈勃观测数据,我们要解释得通,就既需要吸积盘的辐射,也需要来自恒星的辐射。”

  如此年轻的星团在星系内部普遍存在,比如图中的宿主星系中就有,但它们都位于星系盘内,从来没有像HLX-1那样远在星系外缘的。一种可能的情形是:HLX-1的黑洞是某个矮星系的中心黑洞。在此假设下,矮星系的大部分恒星都在与主星系的碰撞中剥离了,也同时诞生了一批新的年轻恒星——碰撞压缩了矮星系中央黑洞周围的气体,触发了恒星形成。

  法雷尔认为,这个星团还不到2亿岁,意味着大部分恒星都是在矮星系与主星系相撞时形成的。恒星的年龄告诉我们相撞发生在何时。

  法雷尔计划在今年进行更多的观测,他们的新发现已经刊登在2012.2.15出版的《天体物理学》期刊上。而Soria团队与之相异的分析报告已经于1.17登载在《皇家天文学会每月通告》的网站上。

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channelId 1 1 NASA发现中等质量黑洞周围存在蓝巨星星团 1 天文学家相信,这个黑洞曾经是当前已瓦解的某个矮星系的核心,本发现对我们理解星系和超级黑洞的演化有着相当重要的意义