摘要:天文學家發(fā)現(xiàn)了銀河系中心附近氣體云的異常運動，它們可能為通往最難以捉摸的黑洞指明了道路。這種難以捉摸的黑洞就是中等質(zhì)量黑洞，質(zhì)量介于恒星質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量黑洞之間。由于黑洞自身不會發(fā)出任何可檢測到的輻射，科學家們需要尋找黑洞對其附近空間其他物體的影響來間接證明黑洞的存在。其中一種就是有著奇怪表現(xiàn)的氣體云團和塵埃。
一項新的研究表明，天文學家在星系中心附近探測到了氣體云的異常運動，他們可能正指向最難以捉摸的黑洞種類。在很長一段時間里，我們甚至都不確定這些類型的黑洞是否存在。
人類拍攝的首張黑洞照片 來源：zcool.com.cn
跟蹤銀河系中央氣體的研究人員得出結(jié)論，氣體云繞著一個質(zhì)量是太陽質(zhì)量一萬倍的物體運行，然而，當他們觀察到該物體所在的位置時，卻什么也沒有。
最易理解的解釋是這是一個靜止的黑洞，一個不會吞噬物質(zhì)的黑洞，因此不會發(fā)出可探測的輻射。
研究人員說，這是銀河系中心第五個這樣的候選黑洞，越來越多的證據(jù)表明，在銀河系中心不僅存在中等質(zhì)量黑洞，而且它們的數(shù)量非常豐富。
中等質(zhì)量黑洞正是它們聽起來的含義。我們知道恒星質(zhì)量黑洞存在的最大質(zhì)量是太陽質(zhì)量的100倍。我們在這個質(zhì)量范圍內(nèi)探測到的最大黑洞是62個太陽質(zhì)量，由引力波事件GW150914中的兩個黑洞合并而成。
黑洞合并事件 來源：zcool.com.cn
我們也知道超大質(zhì)量黑洞的存在，就像那些給星系提供引力的黑洞一樣。它們的初始質(zhì)量約為10萬個太陽質(zhì)量，以我們現(xiàn)在的科學方法，但它們的質(zhì)量幾乎難以理解。
位于它們之間的太陽質(zhì)量在1000到100000之間的被稱為中等質(zhì)量黑洞。它們?nèi)匀环浅ｋy以捉摸。這就引發(fā)了諸如“它們存在嗎？”“如果它們不存在，為什么？”“如果他們真的存在，為什么我們找不到他們？”的問題。
因為黑洞本身不會發(fā)出任何可探測的輻射，所以科學家們必須在他們的探索中創(chuàng)新。他們不是探索黑洞，而是觀測黑洞對附近空間其他物體的影響。
日本國家天文臺的天體物理學家竹川俊彥（Shunya Takekawa）及其同事一直在研究銀河系中心高速運動的氣體云，以幫助回答這些問題。
他們的論文已經(jīng)被《天體物理學》雜志采納，可以在預印本網(wǎng)站arXiv上找到。
此前，他們使用氣體追蹤方法識別了一個中等質(zhì)量黑洞的候選者，這個候選者的質(zhì)量在32000個太陽質(zhì)量左右，這將產(chǎn)生一個事件視界——黑洞周圍的球形空間區(qū)域，在這里光線都無法逃逸——大小相當于木星的大小。
現(xiàn)在，他們把它應用到一個編號為HCN-0.085-0.094的高速氣體云上。它主要由三個較小的云團組成；其中一個云團似乎在圍繞一個黑洞旋轉(zhuǎn)，但沒有被黑洞吸積。
黑洞吸積盤 來源：haier
研究人員在論文中寫道：“這三個云團中有一個環(huán)狀結(jié)構，有非常大速度梯度?！?/p>
“這種運動學結(jié)構表明，軌道圍繞著一個質(zhì)量為104個太陽質(zhì)量的點狀物體。沒有一顆恒星與其對應，這說明這個點狀物體很可能是一個靜止的黑洞?！?/p>
為了方便比較，在這個質(zhì)量范圍內(nèi)，黑洞的視界將比天王星或海王星稍大。
奇怪的氣體和塵埃團并不是找到中等質(zhì)量黑洞的唯一途徑。
在其他候選觀測目標中，有一顆恒星以難以置信的速度從銀河系中心進入星系際空間。
逃離太陽系的超高速恒星 來源：stdaily
分析表明，中等質(zhì)量的黑洞最有可能給這顆恒星提供達到這種速度所需的動力。
還有一次巨大的多波長輻射耀斑，從2003年開始，經(jīng)過十年逐漸消失。光子的分布表明它是一個中等質(zhì)量的黑洞，只有幾萬個太陽質(zhì)量。
黑洞模擬圖像 來源：hxnews
最新發(fā)布的后續(xù)觀測分析支持這一點，這使其成為迄今為止最好的候選者之一，但它距離地球有7.4億光年遠。銀河系的中心要更靠近它們，這意味著如果我們在那里發(fā)現(xiàn)任何中等質(zhì)量的黑洞，它們可能更容易研究。
這可以幫助我們找出這樣的問題：它們是如何形成的？超大質(zhì)量黑洞是如何形成的？官方統(tǒng)計可以幫助我們了解中等質(zhì)量黑洞有多常見或罕見，以及它們是如何分布在星系中的。
到目前為止，研究結(jié)果表明，觀察銀河系中心的旋轉(zhuǎn)氣體是尋找中等質(zhì)量黑洞候選者的可靠方法。值得注意的是但我們還沒有確定其中之一。
這項研究已被《天體物理學雜志》采納，可在arXiv網(wǎng)站上找到。
作者: MICHELLE STARR
FY: SpaceTraveler(高一民)
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