天文學家在銀河系附近一個只包含少量恆星的微小矮星系中發現一個巨大黑洞,而這個黑洞原本被認為不應該存在。這項發現挑戰了他們對矮星系的既有認知。
美國德州大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)的麥克唐納天文台在10月27日發布的新聞稿中指出,Segue 1是銀河系的一個鄰近矮星系,距離地球只有7.5萬光年。
這個星系的規模很小,而且毫不起眼,只包含少量恆星。其數量之少,不足以提供能阻止其散落到太空中所需的引力。人們長期以來一直認為,暗物質的引力是該星系的主要結合力量,正如其它矮星系一樣。
然而,德州大學聖安東尼奧分校(University of Texas at San Antonio)和奧斯汀分校所共同進行的研究顛覆了這個假設,也挑戰了天文學家對矮星系的理解。
該研究發現,位於Segue 1星系中心的巨型黑洞(而不是暗物質)提供了束縛恆星所需的引力。
主導這項研究的德州大學聖安東尼奧分校研究生盧漢(Nathaniel Lujan)表示,這項研究可能會徹底改變矮星系或星團的建立模型方式,使其涵蓋超大質量黑洞,而不僅僅是暗物質。
德州大學這兩個分校的學生利用該校的超級電腦創建了數十萬個複雜的模型。每個模型都依據黑洞的存在、大小、暗物質的豐度以及其它假設因素,繪製了Segue 1星系中恆星的預期運行軌跡——所有這些都是為了找到一個能夠與凱克天文台(W. M. Keck Observatory)觀測到的恆星實際運動軌跡高度吻合的模型。
這些學生開始識別哪些恆星受到Segue 1的引力影響。由於Segue 1距離銀河系很近,所以引力大很多的銀河系正積極地將其恆星吸引過來。這個過程被稱為「潮汐剝離」(tidal stripping)。
被剝離的恆星會分布在Segue 1中,主要在該星系邊緣。藉由測量該星系邊緣的恆星數量並從中心區域的恆星數量中減去這個數值,這些學生篩選出受銀河系影響的恆星。
接下來,研究團隊繪製了剩餘恆星的速度和方向圖。他們很快地發現位於該星系中心附近的恆星正以極快的速度做著緊密的圓周運動——這是黑洞的典型特徵。
更令人興奮的是,這個黑洞的尺寸也極為巨大。據估計,它的質量是太陽的45萬倍,大約是Segue 1星系中所有恆星質量總和的10倍。在大多數星系中,中心黑洞的質量通常不會超過周圍恆星的質量加總。
德州大學奧斯汀分校天文物理學家格布哈特(Karl Gebhardt)解釋:「黑洞的質量與宿主星系的質量之間存在著密切的關係。Segue 1中的黑洞質量遠超預期。」
他說:「如果這種巨大的質量比在矮星系中普遍存在,我們就必須重新檢視這些星系的演化過程。」
研究人員說,Segue 1對目前關於矮星系的假設提出了有趣的挑戰。這正說明,小小的包裹裏也可能藏著巨大的驚喜。
上述研究成果於10月14日發表在《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)上。#
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