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天文學家已經找到了宇宙殺人兇手的最佳證據：一個被稱為「中間質量」的難以捉摸的黑洞，它通過撕裂一顆太近的恆星而背叛了它的存在。 黑洞的質量約為太陽質量的50,000倍，比位於大星系核心的超大質量黑洞（百萬質量或數十億太陽質量）小，但大於由大質量星系形成的恆星質量黑洞。一顆巨大恆星的坍塌。 這些所謂的中等質量黑洞（IMBH）是黑洞發展中一個長期尋求的「缺失環節」。儘管還有其他一些IMBH候選者，但研究人員認為這些新發現是迄今為止宇宙中黑洞的最有力證據。 它利用了兩個X射線天文臺的強大力量以及NASA哈勃太空望遠鏡的敏銳視野，才將這顆宇宙野獸定下來。 ... 此插圖描繪了行動中的宇宙殺人事件。黑洞的強烈引力拉動了一顆任性的恆星，其中包含數萬個太陽質量的黑洞。恆星殘骸在黑洞周圍形成吸積盤。來自過熱氣體盤的X射線光向天文學家發出警報，通知他們黑洞的位置。否則它會在黑暗中潛伏著未知。難以捉摸的物體被歸類為中等質量黑洞（IMBH），因為它的質量遠小於居住在星系中心的怪物黑洞。因此，IMBH大多是靜態的，因為它們吸收的材料不多，並且很難找到。哈勃的觀測提供了證據，表明IMBH駐留在密集的星團中。星團本身可能是矮星系的精簡核心。圖片來源： NASA，ESA和D. Player（STScI） 「中間質量的黑洞非常難以捉摸，因此至關重要的是仔細考慮並排除每個候選人的替代解釋。這就是哈勃讓我們為候選人所做的事情，」新大學的林大成說。該研究的首席研究員漢普郡。結果發表在2020年3月31日的 《天體物理學雜誌快報》上。 這個發現的故事讀起來就像夏洛克·福爾摩斯（Sherlock Holmes）的故事，涉及抓捕罪魁禍首所必需的細緻的分步案例構建。 林和他的團隊利用哈勃望遠鏡跟蹤了美國宇航局錢德拉X射線天文臺和歐空局（歐洲航天局）X射線多鏡任務（XMM-Newton）的線索。2006年，這些衛星探測到了強大的X射線耀斑，但無法確定它是起源於我們銀河系的內部還是外部。研究人員將其歸因於一顆恆星過於靠近引力強大的緊湊物體（如黑洞）而被撕裂。 ... 令人驚訝的是，名為3XMM J215022.4−055108的X射線源不在銀河系的中心，通常會存在大量黑洞。這引起了人們對IMBH罪魁禍首的希望，但首先必須排除X射線耀斑的另一個可能來源：我們自己的銀河系中的中子星，在加熱到非常高的溫度後會冷卻下來。中子星是爆炸星的壓碎殘餘物。 哈勃對準了X射線源，以解決其精確位置。深入的高解析度成像提供了有力的證據，表明X射線並非來自我們銀河系中一個孤立的源，而是來自另一個星系郊區的一個遙遠，密集的恆星團中-正是預期會發現這種現象的天文學家IMBH。哈勃（Hubble）先前的研究表明，星系中心的黑洞質量與該宿主星系的中央凸起成比例。換句話說，銀河系越大，黑洞就越大。因此，3XMM J215022.4−055108所在的星團可能是下部質量矮星系的剝離核心，該矮星系由於其與當前較大星系主機的緊密相互作用而在重力和潮汐作用下受到干擾。 ... 這張哈勃太空望遠鏡的影像確定了一個中等質量黑洞的位置，質量是我們太陽質量的50,000倍（使其比星系中心發現的超大質量黑洞小得多）。黑洞名為3XMM J215022.4−055108，由白色圓圈表示。難以捉摸的黑洞類型首先是在恆星被黑洞捕獲並摧毀後，由熱氣體從恆星發出的一連串X射線中識別出來的。哈勃望遠鏡需要在可見光下精確定位黑洞的位置。哈勃的深層高解析度影像顯示，黑洞位於一個密集的恆星簇中，該恆星簇遠遠超出了我們的銀河系。星團位於圖像中心的銀河系附近。看起來較小的背景星系似乎散布在圖像周圍，包括正好位於中心前景星系上方的正面螺旋。這張照片是用哈勃望遠鏡的高級調查相機拍攝的。 IMBH尤其難以發現，因為它們比超大質量黑洞小且活動性低。它們沒有現成的燃料來源，也沒有強大的引力來吸引恆星和其他會產生X射線光芒的宇宙材料。天文學家本質上必須在掠過一顆恆星的過程中赤手抓住IMBH。Lin和他的同事們對XMM-Newton數據檔案進行了梳理，搜索了成千上萬的觀測結果，找到了一名IMBH候選人。 切碎的恆星發出的X射線輻射使天文學家能夠估計黑洞的質量為50,000太陽質量。基於X射線的光度和光譜形狀來估計IMBH的質量。林說：「這比以前對以前的IMBH候選人通常單獨使用X射線發光度可靠得多。」 「我們之所以能夠使用光譜擬合來估算IMBH質量，是因為它的光譜演化表明它一直處於熱光譜狀態，這是在恆星質量黑洞積聚過程中經常看到和很好理解的狀態。」 ... 這個對象並不是第一個被認為是中等質量黑洞的候選對象的對象。2009年，哈勃與NASA的Swift天文臺和ESA的XMM-Newton合作，確定了位於銀河系ESO 243-49邊緣的被稱為IMBH（稱為HLX-1）。它也位於一顆年輕的藍色恆星團的中心，這可能是一個被剝奪的矮星系核心。X射線來自黑洞周圍的熱吸積盤。林說：「主要的區別是我們的天體正在將一顆恆星撕開，提供有力的證據表明它是一個巨大的黑洞，而不是人們經常擔心包括HLX-1在內的先前候選者的恆星質量的黑洞。」 找到這個IMBH，為黑暗中潛伏著更多潛伏的可能性打開了大門，等待一顆太近的恆星將其釋放。林計劃使用他的團隊證明成功的方法繼續進行細緻的偵探工作。許多問題有待回答。IMBH是否會產生超大質量黑洞？IMBH本身如何形成？密集的星團是他們的最愛嗎？ ... 哈勃太空望遠鏡是NASA與ESA（歐洲航天局）之間國際合作的項目。位於馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心負責管理該望遠鏡。位於馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所（STScI）進行哈勃科學行動。STScI由位於華盛頓特區的天文學研究大學協會為NASA運營

文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/science/oqzk9m5.html

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