神秘的中型黑洞可能潜伏在小星系中心

一项新的研究发现，小星系的心脏可能隐藏着一种神秘的黑洞，这种黑洞长期以来被证明是难以捉摸的：中等大小的黑洞，其质量介于几个太阳的质量和数百万个太阳质量之间。

这张梅西尔M82星系的图片来自NASA的钱德拉X射线天文台、哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜。中等质量的黑洞M82X-1是星系中最亮的物体，大约在2点钟方向，靠近星系的中心。

几十年来，天文学家们发现了两种黑洞的许多例子：恒星质量黑洞和超大质量黑洞。恒星质量黑洞的质量是太阳质量的几倍，并被认为是在巨型恒星死亡并自行崩溃时产生的，而超大质量黑洞则是太阳质量的数百万至数十亿倍，形成了大多数大星系的心脏。

关于超大质量黑洞的起源，仍有许多未知之处；它们似乎发展得非常快，而且在宇宙历史早期就出现了，但研究人员并不确切地知道它们是如何产生的。

研究人员说，他们可能已经在星系的中心发现了10个中等质量的黑洞，其中包括五个之前未知的黑洞。科学家说，这些新发现表明，中等质量的黑洞可能潜伏在许多小星系的中心内。

任何类型的黑洞都是极具挑战性的发现。因为，正如他们的名字所暗示的，他们是黑色的，这使得他们很难在黑暗的空间中被发现。间接探测黑洞的一种方法是寻找异常明亮的星系核。先前的研究表明，这些所谓的“活跃星系核”很可能是黑洞，它们释放出巨大的能量，像巨大的气体云那样“吸合”或落入其中。

为了寻找中等质量的黑洞，这项新研究的研究人员首先分析了大约100万个星系的数据。他们发现存在于星系系核心的305个潜在的中等质量黑洞之后，钱德拉X射线观测站的证据证明这些候选者实际上是中等质量的黑洞。

“这些是星系中心非常微弱的X射线源，”哈佛大学天文学教授阿维·勒布说，“因为它们很微弱，所以研究人员不得不观察附近的空间。”看到这些星源是很有挑战性的，因为星系中心也有恒星，研究人员需要区分这些来源和周围的恒星。这就是为什么以前没有看到这些资料的原因。

研究人员发现了10个活跃的星系核，他们认为它们是质量中等的黑洞，质量从36，000到316，000太阳质量不等。

“这些是我们所知道的星系中心的质量最低的黑洞，”勒布说，“在附近的矮星系中心探测到这些中等质量的黑洞表明，实际上，在星系中心，黑洞的大小可以远低于一百万太阳质量。”

研究人员发现，中等质量黑洞的质量越大，通常在承载它们的星系中的凸起就越大。洛布说，超大质量黑洞也存在类似的关系。这表明，建造黑洞的过程也是建立星系的过程；它从较小的星系开始，在较大的星系中出现。

未来的研究主要探索超大质量黑洞是如何起源的。一种可能性是中等质量的黑洞是在早期宇宙中迅速吞噬周围气体的恒星质量黑洞演化而来的，中质量黑洞的合并帮助制造了超大质量的黑洞。引力波观测站能发现这样的合并。

然而，科学家们需要探索中质量黑洞和超大质量黑洞的其他可能起源。例如，中等质量的黑洞可能起源于极密集星团中恒星的碰撞。此外，他补充说，在早期宇宙中，10万到100万太阳质量的黑洞可能是由巨大的气体云崩塌而形成的。

我们对中质量黑洞和超大质量黑洞的起源了解得越多，我们就越能了解星系和宇宙的演化。

​