紡錘狀星系中心黑洞給天文學家帶來的難題

謝 誠


【正見網2011年08月26日】

據天文在線2011年8月1日報導,錢德拉X射線天文台首次在X射線波段清晰拍攝到熱氣體被拽向一個星系中心的超質量黑洞。

「能找到氣體被巨大黑洞吸引的如此清晰的證據,令人興奮,」阿拉巴馬大學的王嘉華(Ka-Wah Wong)說。王領導了此項研究,發表在七月二十日的《天體物理學報通信》。



NGC 3115星系中心X射線圖像。(圖像來源:NASA/CXC/Univ. of Alabama/K.Wong et al)

根據先前赫爾曼∙邦迪(Hermann Bondi)和瑞曼德∙利特勒敦(Raymond Lyttleton)的研究,黑洞在它們的鄰近有一個臨界點,被稱作『邦迪半徑』(Bondi Radius),在此範圍內氣體將主要被黑洞的引力影響。當氣體通過這個極限時,將被擠壓,變得更熱和更亮,可以測量到。現在從錢德拉德數據中能確定這一變亮的信號,暗示了氣體溫度升高從大約距黑洞700光年開始。從這可認為這個黑洞大約是太陽尺寸的20億倍。位於星系NGC 3115,也被稱作紡錘狀星系的中心,距地球大約三千二百萬光年,是這類大尺寸黑洞中距離地球最近的。

新的數據將幫助天文學家理解一對天文物理問題:黑洞如何成長和物質在黑洞的附近如何表現。王補充說:「錢德拉有能力提供了一個獨特的機會通過對鄰近物體的研究去理解有關黑洞如何捕捉物質。」

基於錢德拉觀測到的氣體的密度,並作一些理論假設,估計大約等於2%太陽質量的氣體被黑洞吸入---大約是40億億億噸。

然而,紡錘狀星系的中心本身並不是沒有問題。假設能量變成輻射的理論正確,那麼NGC 3115的發光是不足的,比理論預計暗淡一百萬倍。「天體物理中最主要的謎是在如此大量燃料點亮下,巨大黑洞周圍如何保持如此暗淡,」也是來自阿拉巴馬大學的此項研究的共同作者吉米∙艾瑞文(Jimmy Irwin)說,「這個黑洞是這個問題的典型代表。」

所以或者關於能量變化率的理論不正確,或者不是所有進入『邦迪半徑』的物質都進入黑洞。解決這個謎有賴於未來的觀測,可能更有賴於對現代科學一些條條框框的突破。

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