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原文:http://kids.alma.cl/?p=1950&lang=zh
我们要是仔细观察身边的人,不难猜得出他们大概的体重。不过,要是对方穿了哈利波特的隐形斗篷,那猜体重就很困难,斗篷里这看不见的人,有可能是个瘦巴巴的小男生,或者可能是胖阿姨。
天文学家碰到的难题也一样,平常他们仔仔细细地观察恒星或者星系的话,质量可以猜得出来,但是黑洞的体重怎么能量得出来呢?毕竟,黑洞是看不到的呀──它们因为质量很大,所以重力超强,甚至光都不能逃出它们的势力范围。
天文家现在用ALMA可以帮黑洞量体重啰。不过,不是用直接研究黑洞本身的方式,而是藉由计算黑洞附近气体如何受黑洞作用影响来达成。结果,他们帮这个位在星系NGC 1332中心黑洞测量得到的体重,是太阳质量的6.6亿倍。这是我们测量其他星系黑洞所获得的最精准的一次结果。
这个黑洞的附近,环绕着一圈很大的盘状冷气体,在距离黑洞80光年范围以内,这些气体的运动方式由这个黑洞决定,这就好像我们的地球如何运动,是由太阳的重力决定一样。黑洞质量越大,绕着它旋转的气体转动就越快速。
多亏ALMA超级的视力和精确度,所以才有办法计算到位在气体盘中心的一氧化碳冷气体的旋转速度──竟然高达秒速500公里。于是,从这次测量中,天文学家就能算出星系中心黑洞的重力,也得知黑洞质量。
我们的银河系中心也有一个超大质量黑洞,是太阳质量的430万倍,而NGC 1332 那个星系中心的黑洞,则比我们银河系的黑洞更重150倍。不过,这在超大质量黑洞族群里,算是轻量级。
对天文学家来说,精确知道其他星系的超大质量黑洞的质量是多少,很重要,因为这能帮助他们更了解星系演化的过程,还有,宇宙里黑洞如何养成。
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发现了什么?
这个星系里有几千亿颗恒星,它的形状和我们银河系不一样,并不是螺旋星系,它是椭圆星系,要是从侧面看的话,有点像颗「巨无霸M&M's 巧克力」。这个距离我们有7千3百万光年的星系位在天空中的波江座方向。之前,天文学家只知道在那个星系的中心有个超大质量的黑洞,但是没有人知道黑洞质量是多少,这次结果出来以前,天文学家本来预估这个黑洞质量的范围大约在5亿~15亿太阳质量之间。
谁发现的?
帮这个星系中心的超大质量黑洞量体重的是一群由Aaron Barth带领的天文学家团队,大家一起合作完成。Aaron Barth是美国加州厄湾大学的天文学教授。这个团队的成员来自美国各地,还有一位来自中国,是北京大学科维理天文与天体物理研究所的何子山教授,他还说,用这个超厉害的新望远镜发现一个大黑洞,比我们所住的银河系中心黑洞还大一百倍,这实在太酷了!
这支团队的研究结果,发表在天文物理通讯期刊中,是专供学者阅读的天文学杂志。