新發現超大黑洞挑戰星系演化理論

莫心海

【正見網2012年12月08日】

德國馬普研究院2012年11月29日新聞報導,由馬普天文研究院范.登.博世(Remco van den Bosch)領導的研究小組發現了一個異乎尋常的黑洞,動搖當前星系演化模型的基礎。這個龐然大物有17億個太陽質量,明顯大於理論預測。它可能是迄今已知的最大黑洞。

天文學家們相信,每一個星系中心都有一個超大質量的黑洞。其質量範圍從幾十萬到幾十億個太陽質量。比如我們銀河系中心的黑洞有大約400萬個太陽質量。

天文學家在研究遙遠星系和中心超大質量黑洞中得到了一個有趣的關係:黑洞質量通常只占星系總質量的0.1%左右。雖然天文學家還不能完全理解這種關係,但是在目前所有星系演化模型中起著重要的作用。

以范.登.博世為首的團隊在2010年開始在系統跟蹤的一個黑洞,可能打破了這一被普遍接受的關係。在研究中,天文學家們利用了霍比-埃伯利(Hobby-Eberly )望遠鏡和哈伯望遠鏡的存檔圖像。

埃伯利望遠鏡位於德克薩斯州麥克唐納天文台。它的主反射鏡由91個六角形子鏡組成,長9.8米,寬11米。

天文學家用望遠鏡測量星系發光光譜的都卜勒頻移,以此確定星系中星體的運動,從而確定黑洞的質量。按照牛頓力學原理,黑洞質量越大,其周圍恆星的運動速度越大。

根據觀測數據,天文學家推算出星系NGC 1277星系的中心黑洞質量約為17億個太陽質量。這意味著,這個黑洞是已知的最大黑洞。更令人驚訝的是,NGC 1277中心黑洞的總質量竟占整個星系總質量的14%左右 - 遠遠大於星系演化模型的平均值0.1%。換句話說,天文學家們此前預計這種規模的黑洞應該存在於龐大的“橢球”)星系裡,而不是在NGC 1277這樣的小星系。而且范.登.博世和他的同事們發現了另外五個比較小的星系,也可能有不尋常的大質量中央黑洞。

如果這些發現被證實,天文學家將需要從根本上從新考慮他們的星系演化模型。特別是早期宇宙中星系的形成和演化。因為NGC 1277星系似乎在80億年前就形成了,而此後並沒有發生太大的變化。因此這個巨大的黑洞的形成也必須發生在很久以前。

另一個可能是,引力作用在遙遠的宇宙根本就不遵從我們熟知的太陽系中的引力規律,所以用現在的引力理論來推測的黑洞質量根本就不靠譜。最近的一些發現也的確暗示了物理規律在宇宙中不同地方可能是不一樣的,這就更說明要了解宇宙的奧秘,需要我們放下自己的觀念和成見了。

參考資料:
http://www.mpg.de/6648360/black-hole-galaxy-models?filter_order=L

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