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一個小星系中發現超大黑洞

2019-06-28 09:36:10  來源:科技日報

來源:科技日報

黑洞,以吞噬為生。目前,幾乎人們觀測到的每個星系中心都有黑洞。這看上去,星系就像中心黑洞的一個龐大的儲備糧倉。

日前,歐洲空間局表示,天文學家利用哈勃太空望遠鏡觀測到一個奇特的小型星系。該星系“個頭”很小,但誕生恒星的速度很快,中心可能存在一個超大質量黑洞。

超大質量黑洞以氣體為食

據介紹,新發現的星系編號為ESO495-21,位于大約3000萬光年之外的羅盤座中,它屬于矮星暴星系,由于大量恒星的形成而“光芒四射”。星暴星系“造星”速度極快,可達銀河系的1000倍。

這個“生育能力”超強的星系與銀河系相比,卻是個“小不點”。它的直徑僅約3000光年,而銀河系直徑約為10萬光年。

更值得一提的是,天文學家估算該星系中心的超級質量黑洞約為太陽質量的100萬倍。要知道,足足有300多個該星系大小的銀河系中心的超大質量黑洞才為太陽質量的400多萬倍。

“通常,星系越大,其中心地帶的黑洞質量也越大。”中國科學院國家天文臺研究員陳學雷在接受科技日報記者采訪時表示,這種小星系、大黑洞的現象極為少見。

歐洲空間局的天文學家也對這種“套餐搭配”感覺不同尋常。那么,問題來了。該星系中心黑洞是如何形成的?小星系能否支撐超大質量黑洞“生存”或“長大”?這個黑洞平時“吃”什么?

事實上,目前天文學界對星系中心超大質量黑洞的來源一直存有爭論。有學者認為黑洞形成在先,后吸積大量氣體,這些氣體逐漸形成恒星,構成星系;也有學者認為星系形成在先,其中心地帶的恒星發生碰撞或合并,產生黑洞。總之,“公說公有理,婆說婆有理”,相信后續還會有學者對這次新發現的星系中心黑洞起源做進一步研究。

在“成長”方面,陳學雷指出,雖然該星系很小,但與黑洞比起來,依然是個“龐然大物”。例如,銀河系總質量約為上千億倍太陽質量,中心黑洞僅有百萬倍太陽質量。因此,小星系也有足夠的能力“喂養”黑洞,不用擔心被“吃垮”。一般來講,超大質量黑洞會吞噬氣體或恒星,慢慢“長大”。該星系的中心黑洞應該也不例外。

為理解星系形成提供新思路

有“喂養”的能力不代表會“心甘情愿”去“喂養”。以往的經驗也讓天文學家生疑:小星系和大黑洞為何會相安無事?這或將成為部分學者下一步要聚焦的問題。

20世紀90年代末,人們發現星系與中心黑洞在質量上不是簡單的線性關系,只能說二者相關性很強,應該有某種機制,能將二者建立起聯系。這就像存在一個函數,給出自變量,便能得到函數值。

然而截至目前,學界依然還沒有找到這個“函數”。“星系與星系中心黑洞大小的關系尚不十分明確。一般認為,黑洞的形成過程與星系演化過程是相互影響的,如黑洞產生反饋效應,抑制恒星的形成,導致黑洞與星系之間保持緊密的關系。”陳學雷說。

氣體是恒星誕生必不可少的原料。黑洞在吸積周圍物質時,會“吐出”部分能量,發光發熱。當這些光和熱作用在星系中心周圍的氣體上時,便給予了它們逃逸的能量,形成反饋效應,從而影響恒星誕生,進一步影響星系的質量和大小。

“學界之所以普遍認為大星系中心存在大黑洞,小星系中心存在小黑洞,是因為有以往大量的觀測作為支撐,且這種觀點看起來也比較合理、易接受。”在陳學雷看來,這就像高個子的人往往有一雙大腳一樣,但具體多高的人會有多大的腳,沒有人能說清楚。

該星系很可能會打破上述傳統的觀點。陳學雷將它視為一個新的“實驗室”,去驗證多樣的星系-黑洞質量關聯模型,也有助于啟發新的、更接近真相的假說或理論。歐洲空間局的天文學家認為,這或將會為人類理解星系形成和演化提供新思路。

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