天文新發現: 銀河系中心可能存在大量恆星級黑洞

蕭路

【正見新聞網2018年04月05日】

圖:銀河系中心。Credit: NASA/UMASS/D.WANG ET AL., STSCI

銀河系的中心一直是天文學家們非常好奇的神秘地帶。已知這裡有一個超大質量黑洞,大約有幾百萬個太陽質量。目前的星系恆星動力學理論預言,這個區域應當還存在著幾萬個恆星級黑洞,也就是和太陽質量近似的黑洞。但是銀河系中心是一個非常明亮的區域,恆星級黑洞所能產生的輻射非常有限,難以觀測。因此,這個理論預言至今都難以驗證。

好在天文學家想到了一個聰明的辦法。在2018年4月5日的《自然》雜誌上,科學家通過觀測一種叫作低質量X射線雙星的系統,估計在銀河系中心可能存在大量的恆星級黑洞。所謂低質量X射線雙星是一種由一個中子星或恆星級黑洞和另一個恆星所組成的雙星系統。這種雙星系統的X射線輻射很強,即使在銀河系中心這樣明亮的區域中也可以分辨出來。這樣一來,通過觀測低質量X射線雙星,天文學家就能推斷出銀河系中心的恆星級黑洞或中子星的數量。

利用錢德拉X射線天文台(Chandra X-ray Observatory),研究者發現了銀河系中心十幾個低質量X射線雙星。通過研究它們的物理參數及分布情況,科學家推斷銀河系中心應當有幾百個類似的低質量X射線雙星,並推斷可能還存在著數千個獨立的恆星級黑洞。麻煩的是,目前的觀測不足以區分毫秒級中子星和恆星級黑洞的低質量X射線雙星。因此,這些可能存在的「恆星級黑洞」也有可能是毫秒級中子星。所以目前的觀測還不足以證實星系恆星動力學的預言。即便如此,這個觀測指明了通過低質量X射線雙星能幫助確認銀河系中心恆星級黑洞的方法。同時,這個觀測對未來通過引力波來研究X射線雙星的手段也有重大的科學意義。
 

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