歐空局的xmm -牛頓天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了一種非常罕見(jiàn)和難以捉摸的宇宙現(xiàn)象最佳候選者：一個(gè)中等重量的黑洞，在撕裂和享用附近一顆恒星的過(guò)程。宇宙中潛伏著各種各樣的黑洞：大質(zhì)量的恒星死后會(huì)形成恒星質(zhì)量的黑洞，而星系的中心是超大質(zhì)量的黑洞，質(zhì)量相當(dāng)于數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億個(gè)太陽(yáng)。
介于這兩個(gè)極端之間的是一個(gè)更為退休的黑洞家庭成員：中等質(zhì)量黑洞。這些黑洞被認(rèn)為是最終會(huì)成長(zhǎng)為超大質(zhì)量的種子，它們尤其難以捉摸，因此迄今為止幾乎沒(méi)有找到可靠的候選者?，F(xiàn)在一個(gè)研究小組利用ESA的xmm -牛頓x射線(xiàn)天文臺(tái)、NASA的錢(qián)德拉x射線(xiàn)天文臺(tái)和Swift x射線(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一種罕見(jiàn)的活動(dòng)跡象。
來(lái)自NASA/ESA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡(黃白色)和NASA的錢(qián)德拉x射線(xiàn)天文臺(tái)(紫色)的數(shù)據(jù)。左下方的紫白色光源顯示了一顆恒星的殘骸發(fā)出的x射線(xiàn)，當(dāng)它落入一個(gè)中等質(zhì)量的黑洞時(shí)，它被撕開(kāi)了。黑洞的宿主星系位于圖像的中央。圖片：X-ray: NASA/CXC/UNH/D.Lin et al, Optical: NASA/ESA/STScI
在一個(gè)遙遠(yuǎn)星系的外圍發(fā)現(xiàn)了巨大的輻射耀斑，當(dāng)一顆恒星經(jīng)過(guò)一個(gè)離黑洞太近的地方并被吞噬時(shí)，它就被拋出了。美國(guó)新罕布什爾大學(xué)的首席科學(xué)家大成林說(shuō):“這太令人興奮了：這種類(lèi)型的黑洞以前從未被如此清晰地發(fā)現(xiàn)過(guò)。一些候選人已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但總體來(lái)說(shuō)，他們是非常罕見(jiàn)的，并且很受追捧。這是迄今為止觀(guān)察到的質(zhì)量中等的黑洞候選體。
這種類(lèi)型的黑洞被認(rèn)為以各種方式形成。一個(gè)形成的場(chǎng)景是大質(zhì)量恒星在密集的星系團(tuán)中失控的合并，使這些星系團(tuán)的中心成為尋找它們的最佳地點(diǎn)之一。然而，當(dāng)這樣的黑洞形成的時(shí)候，這些位置往往是沒(méi)有氣體的，使得黑洞沒(méi)有物質(zhì)可消耗，因此釋放的輻射也很少——這反過(guò)來(lái)又使得它們很難被發(fā)現(xiàn)。能找到一個(gè)中等質(zhì)量黑洞的為數(shù)不多的方法之一，就是等待一顆恒星靠近黑洞并被破壞——這本質(zhì)上再次‘激活’了黑洞的胃口，促使它發(fā)出我們可以觀(guān)察到的耀斑。
這類(lèi)事件以前只在星系的中心清楚地看到過(guò)，而不是在外圍。篩選了來(lái)自xmm -牛頓的數(shù)據(jù)，以找到候選者。在2006年和2009年對(duì)一個(gè)約7.4億光年以外的大星系的觀(guān)測(cè)中，以及錢(qián)德拉(2006年和2016年)和斯威夫特(2014年)的額外數(shù)據(jù)中，確認(rèn)了這一點(diǎn)。來(lái)自美國(guó)密歇根州立大學(xué)的杰伊·斯特萊德說(shuō)：我們還觀(guān)察了許多其他望遠(yuǎn)鏡拍攝的銀河系圖像，以從光學(xué)上觀(guān)察它的發(fā)射情況。在2005年的兩幅圖像中發(fā)現(xiàn)了光源閃爍的亮度——它看起來(lái)比幾年前更藍(lán)、更亮。
x射線(xiàn)源3 xmm J215022.4055108年被ESA的xmm -牛頓x射線(xiàn)太空天文臺(tái)2006年(左)和2009年(右)。圖片：European Space Agency
通過(guò)比較所有的數(shù)據(jù)，確定這顆不幸的恒星可能在2003年10月被打亂，并產(chǎn)生了在接下來(lái)的10年時(shí)間里衰變的能量?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這顆恒星被一個(gè)質(zhì)量約為太陽(yáng)5萬(wàn)倍的黑洞所破壞和撕裂。這種由恒星引發(fā)的爆發(fā)預(yù)計(jì)只有在這種類(lèi)型的黑洞中才會(huì)發(fā)生，因此這一發(fā)現(xiàn)表明，在整個(gè)宇宙的星系外圍星系中，可能還有更多的恒星處于休眠狀態(tài)。這候選者被發(fā)現(xiàn)通過(guò)一個(gè)密集的搜索xmm -牛頓的x射線(xiàn)源目錄,充滿(mǎn)了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)覆蓋大面積的天空,基本確定大型黑洞是如何和發(fā)生了什么導(dǎo)致觀(guān)察到的輻射。
更多地了解這些物體和相關(guān)現(xiàn)象是我們理解黑洞的關(guān)鍵，模型目前類(lèi)似于一個(gè)外星文明觀(guān)察地球并發(fā)現(xiàn)祖父母將他們的孫輩送進(jìn)學(xué)前班的場(chǎng)景：他們可能會(huì)假設(shè)有某種媒介來(lái)適應(yīng)他們的人類(lèi)壽命模型，但如果沒(méi)有觀(guān)察到這種聯(lián)系，就無(wú)法確定。這個(gè)發(fā)現(xiàn)是非常重要的，并且表明這里使用的發(fā)現(xiàn)方法是一個(gè)很好的方法。
博科園-科學(xué)科普｜參考期刊文獻(xiàn)：Nature Astronomy｜來(lái)自：歐洲空間局
