1.6億光年外旋渦星系發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞 _旋渦星系

這是旋渦星系NGC 3393的光學(xué)/X波段合成圖像
科學(xué)家們使用美國(guó)宇航局錢德拉塞卡X射線空間望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)了在一個(gè)和我們銀河系類似的旋渦星系中存在的一對(duì)超大質(zhì)量黑洞。這一對(duì)黑洞距離地球約1.6億光年，是迄今發(fā)現(xiàn)的距離最近的此類天體現(xiàn)象。
這對(duì)黑洞位于旋渦星系NGC 3393核心位置，兩者相距僅490光年。科學(xué)家們相信這是數(shù)十億年前該星系吞并了另一個(gè)質(zhì)量較小星系后留下的遺跡。
哈佛-史密松天體物理中心(CfA)的佩皮·法比亞諾(Pepi Fabbiano)領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他們的論文已經(jīng)發(fā)表在本周出版的在線版《自然》雜志上。他說：“要不是這一星系距離我們?nèi)绱酥?nbsp;，我們絕無機(jī)會(huì)觀察到這一現(xiàn)象。從宇宙角度來看，這一星系幾乎就在我們鼻子底下，這讓我們不得不開始懷疑我們是否之前還錯(cuò)過了許多類似的雙黑洞現(xiàn)象。”
在先前的X射線和其他波段觀測(cè)中，天文學(xué)家們很早便注意到星系NGC 3393的核心位置存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。然而此次錢德拉望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)讓科學(xué)家們有機(jī)會(huì)識(shí)別出這其實(shí)是一對(duì)雙黑洞。兩個(gè)黑洞成員都處于活躍狀態(tài)，隨著大量氣體物質(zhì)落向它們并迅速發(fā)熱升溫，產(chǎn)生劇烈的X射線輻射。
天文學(xué)家們認(rèn)為，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)量大致相等的旋渦星系合并時(shí)，它們應(yīng)當(dāng)會(huì)在核心形成一對(duì)超大質(zhì)量黑洞，同時(shí)星系會(huì)嚴(yán)重變形，漩渦結(jié)構(gòu)消失，并形成大量的恒星新生區(qū) 。一個(gè)廣為人知的例子就是NGC 6240核心區(qū)的超大質(zhì)量黑洞，它距離地球大約3.3億光年。
然而星系NGC 3393的情況顯然與此不同，它是一個(gè)規(guī)整的旋渦星系，其核心區(qū)被大量老年恒星占據(jù)，看不到明顯的恒星新生區(qū)域。這對(duì)于一個(gè)核心區(qū)擁有一對(duì)黑洞的星系而言顯得不同尋常。事實(shí)上，NGC 3393可能是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的這類案例，即一個(gè)較大規(guī)模的星系吞并一個(gè)小質(zhì)量星系，并在其核心形成雙黑洞的情形。并且，根據(jù)現(xiàn)有理論顯示，這種質(zhì)量不對(duì)稱的吞并行為應(yīng)當(dāng)是造成星系核心雙黑洞現(xiàn)象的主因。不過要證實(shí)這一點(diǎn)非常困難，因?yàn)橐业竭@種案例實(shí)在困難重重，核心區(qū)域擁有雙黑洞的旋渦星系外形看起來和普通的漩渦星系根本看不出任何區(qū)別。
同樣來自哈佛-史密松天體物理中心的研究參與者王云峰(Junfeng Wang，音譯)說：“除了其核心位置的兩個(gè)黑洞之外，這兩個(gè)星系的合并沒有留下一絲痕跡。考慮到質(zhì)量不對(duì)稱的合并現(xiàn)象，在這類情形中大質(zhì)量的一方在合并發(fā)生后毫發(fā)無損并不令人感到意外。”
那么，如果這果真是一次質(zhì)量不對(duì)稱合并事件的結(jié)果，那么這兩個(gè)黑洞的質(zhì)量一定存在很大的差異。目前還沒有這兩個(gè)黑洞具體質(zhì)量的精確測(cè)量數(shù)據(jù)，但是觀測(cè)已經(jīng)顯示這兩個(gè)黑洞的質(zhì)量都超過了100萬倍太陽質(zhì)量。根據(jù)推算，這兩個(gè)黑洞應(yīng)當(dāng)將在大約10億年后合并。
這兩個(gè)黑洞隱藏在大量氣體和塵埃云帷幕后方，難以在光學(xué)波段進(jìn)行觀測(cè) 。但是X射線能級(jí)更高，它可以穿透這層云霧。高度靈敏的宇航局錢德拉空間X射線望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到了清晰的雙黑洞信號(hào) 。
此次有關(guān)星系NGC 3393黑洞的發(fā)現(xiàn)和之前德州大學(xué)奧斯丁分校天文學(xué)家茱莉亞·科瑪福德(Julia Comerford)同樣借助錢德拉望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的一個(gè)疑似雙黑洞目標(biāo)存在一些相似之處。當(dāng)時(shí)科瑪福德檢測(cè)到兩個(gè)X射線源，這可能是由于這一距離地球約20億光年星系內(nèi)部?jī)蓚€(gè)黑洞獨(dú)立發(fā)出的輻射，兩者相距估計(jì)約為6500光年。
論文合著者，任職于哈佛-史密松天體物理中心和意大利國(guó)家天體物理研究院的基多·瑞薩里提(Guido Risaliti)說：“碰撞和合并是宇宙中星系和黑洞成長(zhǎng)的最重要方式之一，找到存在于旋渦星系核心部位雙黑洞的證據(jù)是我們了解這種過程的一個(gè)重要步驟。”
錢德拉塞卡X射線空間望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)威力空前的X射線波段觀測(cè)設(shè)備，由史密松天體物理臺(tái)負(fù)責(zé)運(yùn)行和飛行控制，管理工作則由設(shè)在亞拉巴馬州亨茨維爾的宇航局馬歇爾空間飛行中心負(fù)責(zé) 。
【1.6億光年外旋渦星系發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞】
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