中型黑洞被发现在恒星的破坏中形成

By Keith Cooper 

2022/4/23

Science & Astronomy

难以捉摸的中等质量黑洞可能通过一个与恒星合并的失控过程在密集的星团内生长。

在那里在宇宙中一片混乱。

在最新的例子中，美国宇航局的钱德拉X射线天文台已经发现了中等质量的黑洞，这些黑洞通过撕开和消耗在二十多个星系中的数千颗恒星正在成长。研究结果表明，大质量黑洞能在宇宙历史上的任何时候形成。

在一个108个星系的勘察中，钱德拉识别了29个拥有来自核星团发放强烈X射线特征的星系，核星团是被密布在许多更小和中型星系中心的星系团。黑洞当它们正在吃食诸如来自一颗恒星被撕裂的气体物质时产生X射线。气体随它等待被吞噬围绕黑洞形成一个螺旋吸积盘，而圆盘中的摩擦造成气体加热到数百万度（华氏度或摄氏度），辐射X射线。

 哈勃太空望远镜发现的四个包含在核星团内不断增长的中等质量黑洞（指示在正方形内部）星系的图像。 (Image credit: X-ray: NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare et al.; Optical: NASA/ESA/STScI)

这项由华盛顿州立大学的天文学家维越涅巴尔达萨领导的勘察得出结论，核星团能是要么通过大质量恒星的多次碰撞要么通过一颗大质量恒星在超新星中爆炸来创造一个恒星质量黑洞的中等质量黑洞（IMBHs）的发源地，对一个中等质量黑洞（IMBH）然后随它粉碎并消耗了邻近的恒星通过失控的增长形成作为一个种子。

中等质量黑洞有太阳质量的100到10万倍的质量，在宇宙称量秤上它们落在恒星质量黑洞和超大质量黑洞之间，这些被发现在几乎所有大型星系中，并且包含数百万甚至数十亿个的太阳质量。

然而，到目前为止，只有少数中等质量黑洞候选从来已经被发现，通常在密集的球状星团和矮星系的中心。发现更多这样的中型黑洞将帮助解决安顿它们怎样能形成的争论。

艺术家的一颗恒星被一个中等质量黑洞撕裂或“意大利面化”的印象。.  (Image credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser)

巴尔达萨在一份声明中说,“它们形成的许多理论依赖于仅在早期宇宙中被发现的条件，我们想测试另一种理论，即它们能在这些真的密集的星团中在整个宇宙时间形成”。

结果暗示如果星团中各种恒星的速度变化超过一定量它们能的。这些情况导致星团经历引力坍塌，恒星和恒星质量黑洞沉入中心，引发通过失控的增长产生一个中等质量黑洞的合并。

钱德拉发现了满足这个恒星速度变化标准的核星团像其他星团一样宿主了两倍多的中等质量黑洞，支持这一理论。

我们的银河系包含一个超大质量黑洞和一个核星团，但目前尚不清楚是否两者之间有一个联系。在更广泛的尺度上，中等质量黑洞是否被与超大质量黑洞联系的问题也仍未解答的。

该研究已发表于4月20日天体物理学杂志的一篇论文中。