天文學家發(fā)現(xiàn)了可能是迄今探測到的最大黑洞。這個“宇宙巨獸”接近宇宙中可能存在的理論上限——質(zhì)量是銀河系中心黑洞的1萬倍。
新發(fā)現(xiàn)的馬蹄狀超大質(zhì)量黑洞。圖片來源：NASA/ESA
該黑洞存在于有史以來觀測到的最巨大星系之一“宇宙馬蹄鐵”中。這個星系質(zhì)量非常巨大，它扭曲了時空，將后方一個星系經(jīng)過的光線扭曲成一個巨大的馬蹄狀愛因斯坦環(huán)。
據(jù)8月7日發(fā)表于《皇家天文學會月報》的一篇新論文，這個超巨型黑洞相當于360億倍太陽質(zhì)量。
人們認為，宇宙中的每個星系中心都有一個超大質(zhì)量黑洞，而更大星系則擁有更大黑洞，即超巨型黑洞。
“這是迄今發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量排名前十的黑洞之一，并且很可能是最大的一個。”英國樸茨茅斯大學教授Thomas Collett說，“大多數(shù)其他黑洞的質(zhì)量測量都是間接的，存在很大的不確定性，我們實際上無法確定哪個是最大的。然而得益于新方法，我們對確定黑洞質(zhì)量有了更多把握。”
研究人員結合引力透鏡效應和恒星運動學——研究星系內(nèi)恒星的運動以及它們圍繞黑洞移動的速度和方式，探測到了“宇宙馬蹄鐵”黑洞。
Collett表示，恒星運動學被視為測量黑洞質(zhì)量的“金標準”，引力透鏡效應則可以幫助團隊“探測到更遙遠的宇宙”。
“我們通過兩種方式探測到了黑洞的效應——它改變了光線經(jīng)過黑洞時傳播的路徑，并且導致其宿主星系內(nèi)部區(qū)域的恒星運動得極快，幾乎接近400公里/秒。”Collett說，“通過結合這兩種測量結果，我們可以完全確信這個黑洞是真實存在的。”
該研究負責人、巴西南里奧格蘭德聯(lián)邦大學的Carlos Melo博士補充說：“這次發(fā)現(xiàn)的是一個‘休眠’的黑洞，即沒有在積極吸積物質(zhì)的黑洞。它的探測完全依賴于其巨大的引力以及對周圍環(huán)境的影響。”
“令人興奮的是，這種方法使我們能夠在整個宇宙中探測和測量這些隱藏的超巨型黑洞的質(zhì)量，即使它們完全處于沉寂狀態(tài)。”Melo說。
“宇宙馬蹄鐵”黑洞距離地球非常遙遠，大約有50億光年之遙。這一發(fā)現(xiàn)意義重大，因為它將幫助天文學家理解超大質(zhì)量黑洞與其宿主星系之間的聯(lián)系。
銀河系擁有一個400萬倍太陽質(zhì)量的黑洞。目前它的增長速度還不足以作為類星體噴發(fā)能量。研究人員表示，仙女座星系和銀河系正在相互靠近，預計將在約45億年后合并，這很可能是超大質(zhì)量黑洞再次成為類星體的時間。
“宇宙馬蹄鐵”星系的一個有趣特征是，其宿主星系是一個所謂的“化石星系群”。化石星系群是宇宙中最巨大的引力束縛結構的最終狀態(tài)，當它們沒有明亮的伴星系時，就會坍縮成一個極其巨大的單一星系。
“很可能所有原本在伴星系中的超大質(zhì)量黑洞，現(xiàn)在也都已經(jīng)合并形成了我們探測到的這個超巨型黑洞。”Collett說，“因此，我們看到的是星系形成的最終狀態(tài)，也是黑洞形成的最終狀態(tài)。”
“宇宙馬蹄鐵”黑洞的發(fā)現(xiàn)多少有些意外。它源于研究人員在研究該星系的暗物質(zhì)分布時，試圖了解更多關于這種神秘假想物質(zhì)的信息。
既然新方法對測量黑洞也有效，研究人員希望利用歐洲航天局的歐幾里得太空望遠鏡的數(shù)據(jù)來探測更多的超大質(zhì)量黑洞及其宿主星系，以幫助理解黑洞如何阻止星系形成恒星。
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/mnras/staf1036
本文鏈接：巨型愛因斯坦環(huán)揭示宇宙最大黑洞之一http://m.sq15.cn/show-11-24561-0.html
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