NGC 1385星系中心有大量成長中的黑洞。(ESA/Hubble & NASA)
NGC 1385星系中心有大量成長中的黑洞。(ESA/Hubble & NASA)

天文學家把質量介於太陽的百倍至10萬倍之間的黑洞稱為中型黑洞。這類黑洞很罕見。一份新研究認為,它們可能位於一些星系的核星團(nuclear star cluster)內。

過去幾十年來,天文學家探測到的黑洞主要是兩類,一類是質量只有太陽百倍以下的小型黑洞,另一類是質量達到太陽數百萬倍的超級黑洞。中型黑洞為甚麼如此罕見,一直是一個謎。

科學家普遍認為中型黑洞是存在的,不過還分為兩類理論。主要研究者之一美國華盛頓州立大學(Washington State University)的物理學和天文學助理教授薇薇安·巴爾達薩雷(Vivienne Baldassare)說:「多數理論認為這些黑洞的形成依賴於非常早期宇宙的環境。我們則想驗證另一類理論——它們在宇宙各個時期的一些密度很大的核星團內形成。」

核星團也叫緻密星核,是在大部份星系內、靠近其中心區域、高密度的恆星團。這類星團是迄今天文學家所知的、恆星分布密度最大的星團結構。

於是,研究組借助錢德拉X射線天文台(Chandra X-ray Observatory)的觀測數據查找這些黑洞的蹤跡。錢德拉X射線天文台是一部繞著地球運轉的太空望遠鏡,是當今世界範圍內最強大的X射線探測器,有能力探測來自遙遠太空非常微弱的X射線。研究人員集中分析了108個星系內的核星團,以尋找黑洞的蛛絲馬跡。

分析結果顯示,超過特定質量的核星團發出帶有黑洞特徵的X射線的比例,是低於這個質量值的核星團的兩倍。此外,研究組還發現一些證據,顯示這種核星團內部環境適合小型黑洞成長為中型黑洞。

由此,研究組認為質量超過特定值的核星團,適合於黑洞的成長,很可能很多核星團內都存在中型黑洞。巴爾達薩雷說:「我們發現的證據意味著,質量足夠大、密度高的星團內部的環境能夠形成黑洞。」這為尋找中型黑洞提供了令人興奮的新線索。

這份研究4月14日發表於《天體物理學雜誌》(The Astrophysical Journal)。#

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