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天文学家确定迄今为止最小的超大质量黑洞

2018-05-16
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em天文学家小组利用美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台和6.5米粘土望远镜确定了银河系中心有史以来最小的超大质量黑洞。这个矛盾的物体可以提供线索,以证明在过去130亿年或更长时间内,与它们的主星系一起形成的更大的黑洞。 / em

天文学家估计这个超大质量黑洞约为太阳质量的5万倍。这比星系中心以前最小的黑洞的质量小一半。

“这听起来可能是矛盾的,但是找到如此小的大黑洞非常重要,”Ann Arbor的密歇根大学的Vivienne Baldassare说,这篇论文是关于这些结果的论文的第一作者,发表在The Astrophysical Journal Letters上。 “我们可以使用最轻的超大质量黑洞观察,以更好地了解不同大小的黑洞如何增长。”

这个微小的重量级黑洞位于矮星盘星系RGG 118的中心,距离地球约3.4亿光年,最初是使用斯隆数字巡天发现的。

研究人员使用粘土望远镜的可见光数据,通过研究银河系中心附近的冷气运动来估计黑洞的质量。他们使用Chandra数据计算出朝向黑洞旋转的热气体的X射线亮度。他们发现,这种热气体辐射压力的向外推动大约是黑洞向内重力的1%,与其他超大质量黑洞的特性相匹配。

以前,科学家们已经注意到超大质量黑洞的质量与其宿主星系中心的恒星速度之间的关系。这种关系也适用于RGG 118及其黑洞。

“我们发现这个小超大质量黑洞的行为非常像它更大,在某些情况下更大的表兄弟,”密歇根大学的合作者艾米雷恩斯说。 “这告诉我们黑洞无论大小如何都会以类似的方式增长。”

RGG 118中的黑洞比银河系中心的超大质量黑洞的质量小近100倍。它的重量也比其他星系中心最重的黑洞大20万倍。

天文学家正试图从大爆炸后不到十亿年的时间内形成十亿个太阳能质量的黑洞,但许多现代技术无法探测到。 RGG 118中的黑洞让天文学家有机会研究附近的一个小型超大质量黑洞。

天文学家认为,当大量的天然气大约相当于太阳的一万至十万倍时,天文学家将陷入黑洞中,形成超大质量黑洞。许多这些黑洞种子然后合并形成更大的超大质量黑洞。或者,超大质量黑洞种子可能来自一颗巨大的恒星,大约是太阳质量的100倍,在燃料用完和崩溃后最终形成黑洞。

“对于这些超大质量黑洞是如何诞生的,我们有两个主要观点,”密歇根大学的Elena Gallo说。 “RGG 118中的这个黑洞正代表了早期宇宙中的黑洞,最终可能帮助我们决定哪一个是正确的。”

研究人员将继续寻找其他超大质量黑洞,这些黑洞的大小甚至可能小于RGG 118的大小,以帮助确定哪些模型更加准确,并改进他们对这些物体如何生长的理解。

另一篇论文的合着者是来自新泽西州普林斯顿普林斯顿大学的Jenny Greene。美国国家航空航天局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理华盛顿美国宇航局科学任务局的钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥市的史密森天体物理观测站负责管理钱德拉的科学和飞行运行。

PDF研究副本:在RGG 118的核内有〜50,000个太阳质量黑洞

资料来源:美国航空航天局的Felicia Chou