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銀河系中心或存過百黑洞 助了解星系演化史

2018/4/6 — 14:23

背景圖片來源:nasa

背景圖片來源:nasa

銀河系中心是怎樣一回事呢?最新刊於《自然》的報告就指出,可能存有過百個黑洞。此發現或助科學家了解星系演化史。

大多星系核心都存有質量比太陽大數百萬至數十億倍的超大型黑洞。其中,以我們身存的銀河系為例,人馬座 A* 的超大型黑洞質量,就比太陽大 450 萬倍。超大型黑洞會吸入周邊較小型黑洞、恆星,甚至恆星系統,以此增大。

過往有研究指出,人馬座 A* 一帶充滿著大量氣體和星塵,讓恆星得以孕育誕生。當恆星死亡時, 有機會會變成黑洞。科學家推算星系核心區域可能存有至少 20,000 個較小型黑洞,環繞超大型黑洞運行。然而,現時只發現到銀河系中的數十個黑洞。

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要找出大量未發現到的黑洞並不容易,因為黑洞會吸走包括光線以內,任何經過的物件。因此,科學家轉而觀察有恆星伴隨著的黑洞,這類系統會釋出可被測量的幅射,從而確認黑洞存在。可是,銀河系核心離地球 26,000 光年,而這類黑洞系統極少會釋出足夠 X–光橫跨這段距離以供測量,每 100–1,000 年只出現一次。

天體物理學家 Chuck Hailey 及其研究隊伍分析了美國太空總署的錢德拉 X 射線天文台 (Chandra X-Ray Observatory) 的人馬座 A* 數據,並發現過百個 X–光源頭。當他們將這些近 人馬座 A* X–光與較遠的 X–光對比時,他們發現有兩者有極大分別。其中,數個距離星系核心約 3.3 光年的 X–光光源,會在最高能量波段中釋出較高比例的  X–光。根據現時的模型,人馬座 A* 一帶只會有一個光源可有類似現象。然而,研究人員卻測量到 12 個光源。

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其中至少 6 個光源可能屬於 X–光雙星,即是說兩個星體中其中一個可能為中子星或黑洞。中子星 X–光光源會每 5–10 突然上升下降,但過去 12 年的雙星數據未有見到類似變動,所以研究人員假設這批 X–光雙星較大機會是小型黑洞,而非中子星。雖然這類 X–光雙星並不常見,但每一個測量到雙星也令他們可以測量到更多沒有恆星相伴的黑洞。透過分析 6 個 X–光雙星系統的特性和分佈,他們估計距離星系核心附近尚有 300–500 個雙星系統存在,另外還有約 10,000 個獨立黑洞存在。

此研究將有助了解星系演化同時,也可以讓科學家找出  X–光雙星系統形成機制。不僅如此,找出銀河系間的黑洞數字,也可幫助科學家預測重力波活動。然而,研究人員提醒現時核心黑洞數量估算仍有機會會出現誤差,這是因為銀河間不只 X–光雙星系統會釋出 X–光,還有其他星體會有類似現象。未來或需更多研究,分辨出不同 X–光光源的來由。 

來源:
Space.com, Vast Black Hole Swarm May Surround Milky Way's Heart, 4 April 2018

報告:
Hailey, C.J., Mori, K., Bauer, F.E., Berkowitz, M.E., Hong, J. & Hord, B.J. (2018). A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy. Nature, 556, 70–73. DOI: 10.1038/nature25029

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu、David Yu

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