(光学:NASA/ESA/Hubble/STScI;X 射线:NASA/CXC/UNH/D. Lin 等)
是偷偷摸摸的。 它们潜伏在黑暗中,不发出任何可检测到的辐射,因此很难被发现。 但它们有一个弱点:它们的食量极其混乱。 这种倾向使天文学家能够将一些难以捉摸的东西归零:“缺失的环节”中量级。
2006 年观测到的巨大 X 射线耀斑被怀疑是中等质量黑洞(质量是太阳的 50,000 倍)撕裂并吞噬一颗恒星时的溢出物。 通过消除主要的竞争假设,研究人员现在确信他们是在正确的轨道上,这是一件大事。
即使在最好的时候,黑洞也是神秘的。 因为它们不发光,所以我们看不到它们,我们必须根据它们对周围事物的影响来测量它们的特性 - 无论是绕轨道运行的物体,或者他们实际上正在积累的东西,一个生成的过程大量的热和光。
但中等质量黑洞却增加了神秘的赌注。 因为虽然我们已经发现了非常棘手的恒星质量黑洞(高达太阳质量的 100 倍)和非常坚固的超大质量黑洞(超过太阳质量的 100,000 倍,尽管他们可以变得更大),事实证明,两者之间的重量等级极其难以捉摸。
我们已经有提示中等质量黑洞在那里,但没有任何定论。 据作者称,这篇新论文是迄今为止最好的证据。
该证据取决于一个名为 3XMM J215022.4−055108(或简称 J2150−0551)的巨大 X 射线耀斑。 虽然这场灯光秀已经持续了三年,但在 2006 年,两台强大的 X 射线太空望远镜首次探测到了耀斑——美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台和欧洲航天局的 X 射线多镜任务 (XMM-牛顿) )。
(NASA、ESA 和 D. Lin(新罕布什尔大学)
2018年,新罕布什尔大学物理学家、天文学家林大成及其同事发表了一篇基于这些望远镜观测的论文。 他们得出的结论是,耀斑很可能是中等质量黑洞吞噬恒星时喷出的辐射。
现在,林和他的团队已经获得并分析了 XMM 牛顿和哈勃太空望远镜的新多波长观测结果。 他们比以往任何时候都更加确定这就是引发耀斑的原因。
“中等质量黑洞是非常难以捉摸的物体,因此仔细考虑并排除每个候选者的其他解释至关重要,”林说。 “这就是哈勃望远镜允许我们为我们的候选人做的事情。”
J2150−0551 令人好奇的事情之一是它的位置 - 不是在星系中心,在那里你通常会发现大型黑洞撕裂恒星。 事实上,它似乎来自8亿光年外的透镜状星系外围的一个星团。
这与中等质量黑洞的形成模型之一是一致的,这也解释了为什么它们如此难以找到。
A2004年论文提出密集星团的引力可能会导致其内部的恒星落向星团中心,形成一颗质量相当于数千个太阳的恒星。 然后它会在自身重量的作用下塌陷,形成一个中等质量的黑洞。
但是,由于解析银河系外的单个恒星非常困难,更不用说跟踪它们的轨道了,因此只有当恒星或气体云等物质主动落入银河系外的黑洞时,才能探测到它们。
当其中一个星团形成黑洞时,它已经清除了其引力范围内的区域,这意味着除了罕见和偶尔的流浪恒星之外,其附近没有任何物质可供其吞噬。 天文学家认为这就是 J2150−0551 造成的原因。
而且 J2150−0551 仍然有可能是别的东西——一个银河系内部在吸积爆发期间被加热后正在冷却——吸食另一颗恒星的物质。 在全天巡天中,并没有发现足以引起中子星加热的吸积爆发,而本应发现这一点,但我们需要一个更结论性的裁决。
哈勃望远镜指向 J2150−0551 所在的那片天空,获得了深度、高分辨率的成像以确认其位置。 这些观测结果证实,X射线辉光并非来自银河系,而是来自8亿光年外的星团。
与此同时,XMM牛顿获得了更多的X射线观测结果。
“添加进一步的 X 射线观测使我们能够了解总能量输出,”天文学家娜塔莉·韦伯说法国图卢兹大学。 “这有助于我们了解被黑洞扰乱的恒星类型。”
这些观察结果使研究人员得出结论,耀斑是由中等质量黑洞引起的,它捕获、粉碎并吸积了一颗小型主序星,其质量约为太阳的三分之一,大小约为太阳的 40%。
他们还发现,星团本身可能是矮星系的核心,由于与其毗邻的较大星系的引力相互作用,星团的大部分物质被剥离。
重要的是,这一发现再次证实,围绕更大质量星系运行的星团可能是寻找这些难以捉摸的中等质量黑洞的主要地点。
该研究发表于天体物理学杂志通讯。