歐空局的xmm -牛頓天文臺發(fā)現(xiàn)了一種非常罕見和難以捉摸的宇宙現(xiàn)象最佳候選者：一個中等重量的黑洞，在撕裂和享用附近一顆恒星的過程。宇宙中潛伏著各種各樣的黑洞：大質(zhì)量的恒星死后會形成恒星質(zhì)量的黑洞，而星系的中心是超大質(zhì)量的黑洞，質(zhì)量相當于數(shù)百萬或數(shù)十億個太陽。
介于這兩個極端之間的是一個更為退休的黑洞家庭成員：中等質(zhì)量黑洞。這些黑洞被認為是最終會成長為超大質(zhì)量的種子，它們尤其難以捉摸，因此迄今為止幾乎沒有找到可靠的候選者?，F(xiàn)在一個研究小組利用ESA的xmm -牛頓x射線天文臺、NASA的錢德拉x射線天文臺和Swift x射線望遠鏡的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一種罕見的活動跡象。
來自NASA/ESA的哈勃太空望遠鏡(黃白色)和NASA的錢德拉x射線天文臺(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，當它落入一個中等質(zhì)量的黑洞時，它被撕開了。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
在一個遙遠星系的外圍發(fā)現(xiàn)了巨大的輻射耀斑，當一顆恒星經(jīng)過一個離黑洞太近的地方并被吞噬時，它就被拋出了。美國新罕布什爾大學(xué)的首席科學(xué)家大成林說:“這太令人興奮了：這種類型的黑洞以前從未被如此清晰地發(fā)現(xiàn)過。一些候選人已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但總體來說，他們是非常罕見的，并且很受追捧。這是迄今為止觀察到的質(zhì)量中等的黑洞候選體。
這種類型的黑洞被認為以各種方式形成。一個形成的場景是大質(zhì)量恒星在密集的星系團中失控的合并，使這些星系團的中心成為尋找它們的最佳地點之一。然而，當這樣的黑洞形成的時候，這些位置往往是沒有氣體的，使得黑洞沒有物質(zhì)可消耗，因此釋放的輻射也很少——這反過來又使得它們很難被發(fā)現(xiàn)。能找到一個中等質(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)出我們可以觀察到的耀斑。
這類事件以前只在星系的中心清楚地看到過，而不是在外圍。篩選了來自xmm -牛頓的數(shù)據(jù)，以找到候選者。在2006年和2009年對一個約7.4億光年以外的大星系的觀測中，以及錢德拉(2006年和2016年)和斯威夫特(2014年)的額外數(shù)據(jù)中，確認了這一點。來自美國密歇根州立大學(xué)的杰伊·斯特萊德說：我們還觀察了許多其他望遠鏡拍攝的銀河系圖像，以從光學(xué)上觀察它的發(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——它看起來比幾年前更藍、更亮。
x射線源3 xmm J215022.4055108年被ESA的xmm -牛頓x射線太空天文臺2006年(左)和2009年(右)。圖片：European Space Agency
通過比較所有的數(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)生了在接下來的10年時間里衰變的能量。科學(xué)家們認為，這顆恒星被一個質(zhì)量約為太陽5萬倍的黑洞所破壞和撕裂。這種由恒星引發(fā)的爆發(fā)預(yù)計只有在這種類型的黑洞中才會發(fā)生，因此這一發(fā)現(xiàn)表明，在整個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)通過一個密集的搜索xmm -牛頓的x射線源目錄,充滿了高質(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，模型目前類似于一個外星文明觀察地球并發(fā)現(xiàn)祖父母將他們的孫輩送進學(xué)前班的場景：他們可能會假設(shè)有某種媒介來適應(yīng)他們的人類壽命模型，但如果沒有觀察到這種聯(lián)系，就無法確定。這個發(fā)現(xiàn)是非常重要的，并且表明這里使用的發(fā)現(xiàn)方法是一個很好的方法。
博科園-科學(xué)科普｜參考期刊文獻：Nature Astronomy｜來自：歐洲空間局
