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天文学家在M4球状星团中心发现一颗中等质量黑洞

更新时间:2023-05-26 12:52:43作者:

天文学家在M4球状星团中心发现一颗中等质量黑洞

根据最新研究指出,位在我们银河系中、6000光年远的M4球状星团的中心,可能有一个质量为太阳800倍的中等质量黑洞。中等质量黑洞仍然是天文学中的一个谜团,迄今为止,我们对这些中等质量黑洞的了解大多数仍是间接且不确定的,这个位在M4球状星团中心的黑洞也不例外。这篇研究利用哈勃太空望远镜与盖亚望远镜的巡天资料,仔细追踪了星团中约6000颗恒星的运动,计算结果显示中心可能藏有一个质量为太阳800倍的中等质量黑洞,尽管目前仍然无法完全确定。

位于天蝎座的M4球状星团,是距离我们最近的球状星团之一。来源:ESO
位于天蝎座的M4球状星团,是距离我们最近的球状星团之一。来源:ESO

天文学家早已在宇宙中确认了相当多的黑洞,它们的质量分布非常极端:质量在太阳100倍以下的恒星级黑洞,以及质量在太阳数百万至10亿倍的超大质量黑洞。在这两个极端之间,几乎没有任何中等质量的黑洞存在,究竟是宇宙间真的没有中等质量的黑洞存在,或是它们确实存在,但是因为某种原因使得天文学家无法探测到它们呢?

目前天文学界已经了解恒星级质量黑洞的形成原因,主要来自于大质量恒星的核心塌缩或致密天体的合并等等现象,但对于超大质量黑洞的形成仍然有多疑问。究竟超大质量黑洞是藉由许多恒星级黑洞合并形成,或者是另有形成途径呢?中等质量黑洞显然是一个线索,或许可作为恒星级黑洞合并成超大质量黑洞的中间过程。

哈勃太空望远镜拍摄的M4球状星团的中心区域。来源:NASA
哈勃太空望远镜拍摄的M4球状星团的中心区域。来源:NASA

M4是距离地球最近的球状星团之一,而有些天文学家推论中等质量黑洞可能就藏身于球状星团的中心。球状星团是由极密集、超过10万至100万颗恒星组成的球形外观的星团,大多数的恒星是从同一个星云、在同一个时间形成的。

以往针对球状星团的研究发现它们中心的质量密度相当高,符合中等质量黑洞的质量范围。一般来说,若是黑洞没有积极地吸积周遭的物质,一般观测并不容易发现它们的存在,但黑洞所产生的引力影响周围的恒星轨道将会是相当可靠的线索。

在这篇研究中,研究团队运算了各种模型,排除星团中心由许多黑洞聚在一起的可能性,也证实了有大量质量集中在很小的区域以内,虽然仍无法完全确定是一个单独的天体的引力造成的,但可以证明它非常、非常地小。

若没有全新未知的恒星类型或是未知的天体物理学方面的解释,目前中等质量黑洞是最有可能的解释。研究人员建议持续使用哈勃望远镜和韦伯太空望远镜对M4球状星团进行更多的观察,以更加确定恒星在星团中运动的情形。

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