在銀河系中發(fā)現(xiàn)潛伏的罕見、缺失的環(huán)節(jié)黑洞

宇宙中最受追捧的物體之一剛剛在銀河系中被探測到。

在大約17,000光年外的一個名為Omega Centauri的緊密排列的球形星團的中心，天文學家發(fā)現(xiàn)了中等質(zhì)量的證據(jù)黑洞，使宇宙尺度的質(zhì)量至少相當于8,200個太陽。

這是我們迄今為止關(guān)于這些難以捉摸的野獸的最佳線索之一——黑洞它們的質(zhì)量范圍介于恒星質(zhì)量黑洞和潛伏在星系中心的超大質(zhì)量怪物之間。這是在球狀星團中進行的一系列探測中的最新一次 - 證實了這些奇怪的組合是最好的觀察地點之一。

“在這里，我們報告了在半人馬座歐米茄中心3角秒（0.08 pc）中七顆快速移動的恒星的觀測結(jié)果，”由馬克西米利安·哈伯勒（Maximilian H?berle）領(lǐng)導的天文學家團隊寫道德國馬克斯·普朗克天文學研究所。

“快速移動的恒星的速度明顯高于星團的預期中心逃逸速度，因此它們的存在只能通過與大質(zhì)量黑洞的束縛來解釋。僅從速度來看，我們就可以推斷出黑洞質(zhì)量的下限約為8,200個太陽質(zhì)量，這為局部宇宙中等質(zhì)量黑洞提供了一個很好的案例。

中等質(zhì)量黑洞（IMBHs）供不應(yīng)求，至少就我們迄今為止能夠測量的而言是這樣。它們的質(zhì)量范圍定義不明確，通常在大約100到100,000到100萬太陽質(zhì)量之間。

在兩邊，我們在小端都有恒星質(zhì)量的黑洞，這些黑洞是由一顆大質(zhì)量恒星的核心坍縮形成的，以及這些黑洞的合并;在更大的一側(cè)是超大質(zhì)量的恒星，是太陽質(zhì)量的數(shù)百萬到數(shù)十億倍。

這帶來了一個問題，因為如果沒有IMBH，就沒有“結(jié)締組織”在兩個質(zhì)量范圍之間架起橋梁。天文學家認為，超大質(zhì)量黑洞可以從緩慢的積累中逐漸增長，等級合并恒星質(zhì)量的黑洞，但我們需要更多的證據(jù)來解釋IMBHs的超大質(zhì)量黑洞數(shù)量。

球狀星團似乎是一個觀察的好地方。這些是數(shù)以百萬計的恒星群，它們都以大致球形的結(jié)構(gòu)一起懸掛，像閃閃發(fā)光的沙丁魚一樣擠在一起。銀河系有大約150個已知的球狀星團，它們的起源有點神秘。

但之前的研究球狀星團有發(fā)現(xiàn)高濃度群眾在他們的中心與質(zhì)量范圍中等質(zhì)量黑洞。而且，事實上，有證據(jù)表明可能就是潛伏其中的這樣一個物體.

歐米茄半人馬座是被認為是剝離的核心或者曾經(jīng)是一個被稱為矮星系的原子核蓋亞香腸.它大約有150光年寬，包含大約1000萬顆恒星。矮星系就像是全尺寸星系的較小版本，有可能，它們的中心不是超大質(zhì)量黑洞，它們圍繞 IMBH 旋轉(zhuǎn).

現(xiàn)在，如果黑洞只是在太空中閑逛而無所事事，那么就很難被發(fā)現(xiàn)，因此在球狀星團和矮星系中尋找IMBHs通常轉(zhuǎn)向恒星運動學 - 研究恒星由于引力相互作用而圍繞質(zhì)量移動的方式。最著名的例子是圍繞巨大黑洞運行的恒星在銀河系的中心，人馬座A*（Sgr A*）。

以前研究恒星運動的研究在Omega Centauri中已找到證據(jù)表明存在 IMBH潛伏在其中。這些都是十多年前的事了，H?berle和他的同事們想真正進入那里，看看他們是否可以進一步縮小范圍。

利用哈勃太空望遠鏡收集的20年數(shù)據(jù)（超過500張圖像），他們構(gòu)建了一份更新的、更詳細的半人馬座中心區(qū)域的運動目錄，尋找那些似乎在移動的恒星，就好像受到一個巨大的看不見的質(zhì)量的影響一樣。

在最中心的區(qū)域，他們發(fā)現(xiàn)了一些快速移動的恒星，這些恒星與圍繞Sgr A*運行的恒星非常相似。而且，通過仔細研究它們的速度和運動，他們能夠確定它們似乎與之相互作用的物體的質(zhì)量下限。在8,200太陽質(zhì)量下，無論你從哪個角度切開它，這都是一個IMBH。

事實上，研究人員說，IMBH是他們所發(fā)現(xiàn)的唯一合理的解釋。

“這個黑洞為研究低質(zhì)量星系中的黑洞人口統(tǒng)計學提供了一個重要的數(shù)據(jù)點，以及在更大質(zhì)量的球狀星團和剝離的[銀河系]核中被探測到的其他黑洞。他們在論文中寫道.

“此外，這個黑洞提供了最接近的大質(zhì)量黑洞，并且僅在Sgr A*之后的第二個黑洞，我們可以研究多個單獨綁定的恒星伴星的運動。

他們說，這一發(fā)現(xiàn)表明，我們重新審視其他球狀星團，并應(yīng)用類似的方法來縮小其中可能發(fā)現(xiàn)的秘密范圍。

該研究已發(fā)表在自然界.

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