銀河系發(fā)現的一顆中等質量的黑洞
哈勃WFC3拍攝的星系ESO243-49，圈中就是HLX-1所在的超級星團。
借助美國宇航局（NASA）的哈勃太空望遠鏡，天文學家發(fā)現在首個被證實的中等質量黑洞周圍，存在由年輕藍巨星組成的星團（藍巨星簇）。天文學家相信，這個黑洞曾經是當前已瓦解的某個矮星系的核心，本發(fā)現對我們理解星系和超級黑洞的演化有著相當重要的意義。
天文學家知道多大質量的恒星會坍縮形成黑洞，但不清楚星系中心那些10億個太陽質量級別的超級黑洞是怎么形成的。一種觀點是它們通過小黑洞合并形成。
2009年，澳大利亞悉尼天文研究所的肖恩法雷爾（SeanFarrell）借助歐洲空間局（ESA）的牛頓X線多鏡面（XMM）空間望遠鏡，發(fā)現了一個中等質量黑洞——HLX-1（超亮X線源1#），質量約為2萬個太陽。它位于ESO243-49星系的外緣，離地球約2.9億光年。
法雷爾接著同時使用NASA的雨燕空間望遠鏡在X線波段、和哈勃望遠鏡在近紅外、可見光、紫外波段觀測HLX-1。從圖像的亮度、顏色看，圍繞該黑洞可能存在著一個250光年寬、由年輕藍巨星組成的大質量星團；由于星團距離太遠，哈勃無法辨析單顆恒星。該天體的顏色、亮度都與其他星系中的超級星團相同，但部分光可能來自圍繞黑洞的氣體盤。
法雷爾說：“這個最新發(fā)現之前，我們就猜測存在中等質量黑洞，但我們現在知道它在何處形成。存在極為年輕的星團事實意味著，中等質量黑洞可能起源于超低質量矮星系的中央黑洞。矮星系可能已經被主星系吞并，就像銀河系中發(fā)生過的一樣。”
根據X線觀測資料，法雷爾團隊知道圍繞黑洞的熾熱氣體盤會輻射部分藍光。但這不能解釋觀測到的紅光輻射，紅光只能來自冷得多的氣體；研究團隊分析最可能是來自恒星。接著他們修改模型，在其中加入恒星的輻射。這些修改后模型支持在黑洞周圍存在年輕的超級星團，但這并非唯一的解釋，所以更需要進一步的觀測。特別是，由澳大利亞國際射電天文研究中心的RobertoSoria領導的團隊，使用哈勃和甚大望遠鏡（VLT）的數據，發(fā)現了目標天體的爆發(fā)性光變，而（我們知道）星團的亮度是幾乎不變的。這說明氣體云的亮度被發(fā)光氣體盤所支配，而不是Farrell團隊所認為的大質量星團。
法雷爾繼續(xù)說：“能明確的是——根據哈勃觀測數據，我們要解釋得通，就既需要吸積盤的輻射，也需要來自恒星的輻射。”
如此年輕的星團在星系內部普遍存在，比如圖中的宿主星系中就有，但它們都位于星系盤內，從來沒有像HLX-1那樣遠在星系外緣的。一種可能的情形是：HLX-1的黑洞是某個矮星系的中心黑洞。在此假設下，矮星系的大部分恒星都在與主星系的碰撞中剝離了，也同時誕生了一批新的年輕恒星——碰撞壓縮了矮星系中央黑洞周圍的氣體，觸發(fā)了恒星形成。
法雷爾認為，這個星團還不到2億歲，意味著大部分恒星都是在矮星系與主星系相撞時形成的。恒星的年齡告訴我們相撞發(fā)生在何時。
法雷爾計劃在今年進行更多的觀測，他們的新發(fā)現已經刊登在2012.2.15出版期刊上。而Soria團隊與之相異的分析報告已經于1.17登載在網站上。
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