一件稀有的宝藏,可以揭示人类的进化过程已在银河系最近的大型银河系邻居中被发现。
在仙女座星系(又名 M31)的一个星团中,天文学家研究了光的变化,以确定其质量几乎是太阳质量的 100,000 倍。 这将野兽直接置于“中等质量”的政权中吗? 既难以捉摸,又受到天文学家的高度追捧,因为它们可以回答问题。
“我们对最大的恒星质量黑洞(其大小为太阳的 100 倍)以及位于星系中心的超大质量黑洞(其大小为太阳的数百万倍)进行了很好的探测,但目前还没有对它们之间的黑洞进行任何测量,”说来自犹他大学的天文学家、该研究的资深作者阿尼尔·塞斯 (Anil Seth)。
“这是一个很大的差距。这一发现填补了这个空白。”
仙女座星系中的球状星团 B023-G78。 (Pechetti 等人,《天体物理学杂志》,2022 年)
黑洞是非常狡猾的野兽。 除非它们积极地吸积物质(这一过程会产生极其明亮的辐射),否则它们不会发出我们可以检测到的光。 这使得找到它们成为一项侦探工作,观察它们周围空间中发生的事情。
一条这样的线索黑洞的存在取决于它们周围物体的轨道。
我们使用各种方法探测到的大多数黑洞都属于两个质量范围。 有恒星质量的黑洞,质量可达太阳质量的 100 倍左右; 以及超大质量黑洞,它们起始于太阳质量一百万倍左右的低范围(并且可以得到令人难以置信的厚重从那里)。
中间是一个被归类为中间的范围,说这些黑洞的探测很少见是轻描淡写的。
迄今为止,中小黑洞的检测数量仍然非常低。 这是一件令人烦恼的事情; 如果没有中等质量黑洞,科学家们就很难解决两个截然不同的质量体系如何共存的问题。
中等质量范围内的大量黑洞可以帮助我们弥合这一差距,提供一种机制,使恒星质量黑洞能够成长为庞然大物。
这把我们带到了仙女座; 具体来说,是仙女座星系内一个名为 B023-G078 的球状星团。
B023-G078 是银河系中质量最大的此类星团,是一个大致呈球形、受引力束缚的星团,质量为 620 万太阳质量。
根据模型,这些星团形成的一种方式是一个星系吞并另一个星系。 这是一个非常普遍现象; 银河系已经做到了几次,正如仙女座。 球状星团可能是较小星系的星系核心剩下的部分,这些星系被较大的星系、黑洞等所吞并。
出现这种现象的球队是什么? 由第一作者、英国利物浦约翰摩尔斯大学的天文学家 Renuka Pechetti 领导? 认为是B023-G078的起源故事。
他们根据星团发出的光的微妙特征研究了该星团的金属含量,并确定它的年龄约为 105 亿年,其金属丰度与银河系中其他剥离的星系核心相似。
然后他们研究了恒星围绕星团中心移动的方式,试图计算出其中应该存在的黑洞的质量。 返回的结果约为 91,000 个太阳质量,约占星团质量的 1.5%。
这表明 B023-G078 的母星系是一个矮星系,质量约为 10 亿个太阳。 大麦哲伦星云的质量? 围绕银河系运行的矮星系? 已计算为1880亿个太阳质量,Andromeda 估计可达约1.5万亿太阳质量。
观察结果可能有其他原因,但该团队探索的替代方案都不像中等质量黑洞那样符合数据。
“我们知道在较低质量的剥离核中一定存在较小的黑洞,但从未有直接证据,”佩切蒂 说。
“我认为这是一个非常明确的案例,我们终于找到了其中一个物体。”
研究结果报告于天体物理学杂志。
本文的早期版本于 2021 年 11 月发布。