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半人馬座ω星團「失蹤」黑洞現身:神秘的中等質素黑洞

2024-07-28科學

宇宙中蘊藏著各種各樣的天體,而黑洞以其巨大的重力和神秘的性質,有著特殊的魅力。這些神秘的天體在理論上存在已久,但直到最近幾十年才被明確觀察到。黑洞謎題中一個關鍵的缺失部份是中等質素黑洞的存在,而最近發表在【自然】的研究指出,在半人馬座ω球狀星團中發現了一個線索,指向了一個難以捉摸的中等質素黑洞。

半人馬座ω是一個巨大的球狀星團,擁有數十萬顆恒星,長期以來人們一直懷疑其中心存在一個大質素物體。球狀星團是密集的古老恒星集合,而中心存在一個大質素物體被認為是其形成和穩定所必需的。然而,這個中心物體的性質仍然難以捉摸。

恒星質素黑洞,即大質素恒星塌縮後的遺骸,被認為是一種可能性。然而,一些觀察結果暗示了更為重要的實體——中等質素黑洞。中等質素黑洞彌合了恒星質素黑洞和超大質素黑洞之間的差距。它們的存在幾十年來一直被假設,但確鑿的證據仍然稀缺。挑戰在於它們的不可見性——黑洞本身不發光,它們的影響最好透過它們對周圍物體的重力來探測。

突破來自對半人馬座ω內恒星運動的細致分析。一個天文學家團隊利用哈伯太空望遠鏡二十多年的數據,仔細跟蹤了星團核心區域的恒星運動。該核心區域跨越了3角秒,其中七顆恒星以遠遠超過星團本身逃逸速度的速度在這個中心區域疾馳。

逃逸速度是指物體克服天體重力和逃離其控制所需的最小速度。如果半人馬座ω的中心沒有存在大質素物體,那麽這些恒星以其非凡的速度,將在幾千年內簡單地將自己甩出星團。它們的持續存在違背了這一邏輯,它們需要強大的重力影響,而這正是大質素物體的標誌性特征。

這些快速運動恒星的發現與中等質素黑洞的預測完美契合。這樣一個黑洞的巨大重力會加速接近的恒星,將它們推向這些驚人的速度。然而,先前認為的一種可能性是中心恒星質素黑洞群,並不會產生這種效果。眾多較小黑洞的結合重力不足以解釋觀察到的恒星速度。根據這些發現,他們推斷出黑洞質素下限約為8200個太陽質素。

中等質素黑洞的存在具有超出了半人馬座ω的意義。它們可能是我們理解黑洞形成的缺失環節。據推測,超大質素黑洞可能起源於中等質素黑洞的種子,隨著時間的推移,中等質素黑洞透過吞噬氣體和恒星而生長。揭示半人馬座ω和其他潛在位置的中等質素黑洞的特性,可以提供有關這一演化途徑的關鍵線索。

對各種黑洞的理解仍然是天文學研究的活躍領域,半人馬座ω中快速運動恒星的發現標誌著尋找中等質素黑洞的重大進展。這一發現不僅揭示了潛伏在這個壯麗星團中心的大型怪物,而且還為探索這些神秘重力巨人開辟了新的視窗。