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黑洞的“缺环”
黑洞的“缺环”
在球状星团里发现了两个中等质量的黑洞


September 23, 2002
  
OURSCI NEWS STAFF


黑洞:艺术想象图  © NASA
  伦敦——以质量来衡量,已知的黑洞只有两类:很小的和超级巨大的。现在科学家终于找到了它们中间的“缺环”:中等质量的黑洞。这两个在球状星团中央发现的黑洞,表明黑洞的存在比人们想象的更普遍,有助于我们理解星系的形成过程1

  球状星团是大量恒星密集形成的结构,基本上呈球形。在球状星团里,直径100光年的空间内可能聚集着几万乃至几千万颗恒星,有的恒星非常古老,年龄往往超过100亿年。

  目前人们在银河系里发现了大约150个球状星团,其中的一个称为M15,它位于飞马座方向,离我们3.2万光年,直径120光年,包含约10万颗恒星。美国马里兰州空间望远镜科学研究所的Roeland van der Marel等人使用哈勃望远镜观察G1,在它的中央发现了一个约有4,000个太阳质量的黑洞。

  得克萨斯奥斯丁大学的Karl Gebhardt等人则说,他们同样使用哈勃望远镜,观察了位于仙女座星系的球状星团G1,也发现了一个黑洞。仙女座星系M31是离银河系最近的星系。G1球状星团离我们220万光年,包含至少30万颗恒星,总质量超过太阳的1000万倍,在它里面发现的黑洞,质量为太阳的2万倍。


M15和G1:球状星团,点击照片放大 © NASA

  以往人们发现的黑洞,要么特别小,要么特别大。小的只有几个太阳质量,那是单颗的大恒星生命结束后爆发、坍缩形成的。大的则盘踞在星系中央,质量为太阳的几百万甚至几十亿倍。新发现的这两个中等黑洞把以上两类黑洞联系了起来,可以提供黑洞和星系形成过程的新线索。人们迄今只在M15和G1两个球状星团里寻找过黑洞,也许就像在星系里一样,黑洞在球状星团里也非常普遍。科学家将继续对其它球状星团进行研究,验证这种想法。

  一个有趣的事实是,星系中央的巨型黑洞,质量通常为其“宿主”星系的0.5%。新发现的这两个黑洞与其所在的球状星团的质量,也有着类似的比例。这意味着不同质量的黑洞之间可能存在某种根本上的联系。

  星系中央的巨型黑洞是如何形成的,人们有不同看法。有人认为是先有星系,然后黑洞在其中央形成,消耗大量物质。也有人认为是先有黑洞,它强大的引力把周围的恒星拉向自己,聚集形成星系,自己也吞食物质逐渐生长,这种方式允许一个很小的黑洞发展得非常大。这两个中等质量黑洞的发现,使后一种说法可信度提高了。

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