在銀河系中發(fā)現(xiàn)潛伏的罕見、缺失的環(huán)節(jié)黑洞

宇宙中最受追捧的物體之一剛剛在銀河系中被探測到。

在大約17,000光年外的一個(gè)名為Omega Centauri的緊密排列的球形星團(tuán)的中心，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中等質(zhì)量的證據(jù)黑洞，使宇宙尺度的質(zhì)量至少相當(dāng)于8,200個(gè)太陽。

這是我們迄今為止關(guān)于這些難以捉摸的野獸的最佳線索之一——黑洞它們的質(zhì)量范圍介于恒星質(zhì)量黑洞和潛伏在星系中心的超大質(zhì)量怪物之間。這是在球狀星團(tuán)中進(jìn)行的一系列探測中的最新一次 - 證實(shí)了這些奇怪的組合是最好的觀察地點(diǎn)之一。

“在這里，我們報(bào)告了在半人馬座歐米茄中心3角秒（0.08 pc）中七顆快速移動(dòng)的恒星的觀測結(jié)果，”由馬克西米利安·哈伯勒（Maximilian H?berle）領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)寫道德國馬克斯·普朗克天文學(xué)研究所。

“快速移動(dòng)的恒星的速度明顯高于星團(tuán)的預(yù)期中心逃逸速度，因此它們的存在只能通過與大質(zhì)量黑洞的束縛來解釋。僅從速度來看，我們就可以推斷出黑洞質(zhì)量的下限約為8,200個(gè)太陽質(zhì)量，這為局部宇宙中等質(zhì)量黑洞提供了一個(gè)很好的案例。

中等質(zhì)量黑洞（IMBHs）供不應(yīng)求，至少就我們迄今為止能夠測量的而言是這樣。它們的質(zhì)量范圍定義不明確，通常在大約100到100,000到100萬太陽質(zhì)量之間。

在兩邊，我們?cè)谛《硕加泻阈琴|(zhì)量的黑洞，這些黑洞是由一顆大質(zhì)量恒星的核心坍縮形成的，以及這些黑洞的合并;在更大的一側(cè)是超大質(zhì)量的恒星，是太陽質(zhì)量的數(shù)百萬到數(shù)十億倍。

這帶來了一個(gè)問題，因?yàn)槿绻麤]有IMBH，就沒有“結(jié)締組織”在兩個(gè)質(zhì)量范圍之間架起橋梁。天文學(xué)家認(rèn)為，超大質(zhì)量黑洞可以從緩慢的積累中逐漸增長，等級(jí)合并恒星質(zhì)量的黑洞，但我們需要更多的證據(jù)來解釋IMBHs的超大質(zhì)量黑洞數(shù)量。

球狀星團(tuán)似乎是一個(gè)觀察的好地方。這些是數(shù)以百萬計(jì)的恒星群，它們都以大致球形的結(jié)構(gòu)一起懸掛，像閃閃發(fā)光的沙丁魚一樣擠在一起。銀河系有大約150個(gè)已知的球狀星團(tuán)，它們的起源有點(diǎn)神秘。

但之前的研究球狀星團(tuán)有發(fā)現(xiàn)高濃度群眾在他們的中心與質(zhì)量范圍中等質(zhì)量黑洞。而且，事實(shí)上，有證據(jù)表明可能就是潛伏其中的這樣一個(gè)物體.

歐米茄半人馬座是被認(rèn)為是剝離的核心或者曾經(jīng)是一個(gè)被稱為矮星系的原子核蓋亞香腸.它大約有150光年寬，包含大約1000萬顆恒星。矮星系就像是全尺寸星系的較小版本，有可能，它們的中心不是超大質(zhì)量黑洞，它們圍繞 IMBH 旋轉(zhuǎn).

現(xiàn)在，如果黑洞只是在太空中閑逛而無所事事，那么就很難被發(fā)現(xiàn)，因此在球狀星團(tuán)和矮星系中尋找IMBHs通常轉(zhuǎn)向恒星運(yùn)動(dòng)學(xué) - 研究恒星由于引力相互作用而圍繞質(zhì)量移動(dòng)的方式。最著名的例子是圍繞巨大黑洞運(yùn)行的恒星在銀河系的中心，人馬座A*（Sgr A*）。

以前研究恒星運(yùn)動(dòng)的研究在Omega Centauri中已找到證據(jù)表明存在 IMBH潛伏在其中。這些都是十多年前的事了，H?berle和他的同事們想真正進(jìn)入那里，看看他們是否可以進(jìn)一步縮小范圍。

利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡收集的20年數(shù)據(jù)（超過500張圖像），他們構(gòu)建了一份更新的、更詳細(xì)的半人馬座中心區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目錄，尋找那些似乎在移動(dòng)的恒星，就好像受到一個(gè)巨大的看不見的質(zhì)量的影響一樣。

在最中心的區(qū)域，他們發(fā)現(xiàn)了一些快速移動(dòng)的恒星，這些恒星與圍繞Sgr A*運(yùn)行的恒星非常相似。而且，通過仔細(xì)研究它們的速度和運(yùn)動(dòng)，他們能夠確定它們似乎與之相互作用的物體的質(zhì)量下限。在8,200太陽質(zhì)量下，無論你從哪個(gè)角度切開它，這都是一個(gè)IMBH。

事實(shí)上，研究人員說，IMBH是他們所發(fā)現(xiàn)的唯一合理的解釋。

“這個(gè)黑洞為研究低質(zhì)量星系中的黑洞人口統(tǒng)計(jì)學(xué)提供了一個(gè)重要的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以及在更大質(zhì)量的球狀星團(tuán)和剝離的[銀河系]核中被探測到的其他黑洞。他們?cè)谡撐闹袑懙?/a>.

“此外，這個(gè)黑洞提供了最接近的大質(zhì)量黑洞，并且僅在Sgr A*之后的第二個(gè)黑洞，我們可以研究多個(gè)單獨(dú)綁定的恒星伴星的運(yùn)動(dòng)。

他們說，這一發(fā)現(xiàn)表明，我們重新審視其他球狀星團(tuán)，并應(yīng)用類似的方法來縮小其中可能發(fā)現(xiàn)的秘密范圍。

該研究已發(fā)表在自然界.

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