根据一项新的研究,天 学家已经探测到我们星系中心附近气体云的不寻常运动,它们可能指向最难以捉摸的黑洞物种。很长一段时间,我们甚至不确定这些类型的黑洞是否存在。
追踪银河系中部气体的研究人员得出结论,这些云围绕着一个质量是太阳10000倍的物体运行,然而,当他们看到这个物体应该在哪里时,却什么也没有。
最显而易见的解释是一个静止的黑洞,它没有活跃地进食,因此没有发出可检测到的辐射。
研究人员称,这是银河系中心的第五个候选黑洞,越来越多的证据表明,不仅中等质量的黑洞存在,而且它们在银河系的中心也非常丰富。
中等质量黑洞听起来就是这样。我们知道恒星质量的黑洞存在,质量是太阳的100倍。我们在这个质量范围内探测到的最大黑洞是62个太阳质量,是由引力波事件中的两个黑洞合并而成的。
我们也知道超大质量黑洞的存在,就像那些为星系提供能量的黑洞一样。它们从大约100,000个太阳质量开始,但是它们可以变得几乎不可理解的巨大,这是我们尚未发现的方法。
介于它们之间的类——介于1000到100000个太阳质量之间——被称为中等质量黑洞。它们仍然非常难以捉摸。这就提出了诸如“它们存在吗?”“如果他们不存在,为什么?”“如果它们确实存在,为什么我们找不到它们呢?”
因为黑洞本身不会发出任何可探测到的辐射,科学家们必须在他们的研究中有所创新。他们不是寻找黑洞,而是寻找黑洞对附近空间其他物体的影响。
日本国家天 台的天体物理学家竹川顺亚和他的同事们一直在研究银河系中心高速气体云的运动,以帮助回答这些问题。
他们的论 已经被天体物理学杂志,可在预打印服务器arXiv上获得。
此前,他们使用气体跟踪方法来识别一个中等质量的黑洞候选者,其质量约为32,000个太阳质量,这将产生一个事件视界——黑洞周围的球形空间区域,光线无法通过它逃逸——大约相当于木星的大小。
现在,他们把它应用到一个叫做HCN-0.085-0.094的高速气体云上。它主要由三个较小的团块组成;其中一个团块似乎在黑洞周围旋转——但并没有被黑洞增大。
“三个团块中的一个具有环状结构,速度梯度非常大,”研究人员在论 中写道。
“这种运动学结构表明围绕质量为10的点状物体的轨道4太阳质量。缺少恒星对应体表明点状物体可能是一个静止的黑洞。"
为了便于比较,在这个质量范围内,黑洞的视界会比天王星或海王星大一点。
围绕银河系大小和成分的事实和数字各不相同,银河系的直径被认为在120,000到150,000光年之间。银河系中可能有多达一万亿颗恒星和一千亿颗行星。有了如此令人难以置信的数字,很容易理解为什么直到1920年人们还认为银河系包含了宇宙中所有的恒星,但我们现在知道它只是我们能观察到的大约2000亿个星系中的一个。
(如图)英格兰康沃尔郡波尔特勒的银河。
行为怪异的气体和尘埃团并不是找到中等质量黑洞的唯一方法。
在其他候选观测中,有一颗恒星以令人难以置信的速度从银河系中心向星系间空间移动。分析表明,中等质量的黑洞最有可能给恒星提供达到这种速度所需的推力。
从2003年开始,多波长辐射也发生了巨大的爆发,并在十年间逐渐消失。光子的分布表明它是一个中等质量的黑洞,几万个太阳质量。
最新发布的后续观测分析支持了这一点,使它成为最好的候选者之一,但它离我们还有7.4亿光年。银河中心更近,这意味着如果我们在那里发现任何中等质量的黑洞,它们可能更容易研究。
这可以帮助我们弄清楚诸如它们是如何形成的?超大质量黑洞是如何形成的?人口普查可以帮助我们了解中等质量黑洞有多普遍或少,以及它们是如何分布在星系中的。
迄今为止,研究结果表明,观察银河系中心的旋涡气体是寻找中等质量黑洞候选者的可靠方法;但是我们还没有确定其中一个。注意这个空间。
这项研究已经被天体物理学杂志,可在arXiv上获得。
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