科学家发现距地球600万光年的恒星级黑洞

据欧洲南方天文台消息，天文学家在距离地球600万光年处首次发现恒星级黑洞，这个数据刷新了以往所发现恒星级黑洞的距离。

天文学家使用欧洲南方天文台甚大望远镜观测结果显示，关于星系中的恒星级黑洞的研究项目再次有了新发现。随着2007年公布的在M33星系内发现了一个具有15倍太阳质量的黑洞之后，这次发现的恒星级黑洞则将距离扩展到了600万光年。恒星级黑洞背后所蕴藏的奥秘越来越令人琢磨不透。

最新公布的数据表明，这个远离地球600万光年的黑洞位于一个螺旋状星系内，即NGC300。谢菲尔德大学天文学教授称，它是我们迄今观测到的最远的恒星级黑洞，也是人类第一次在银河系周边范围之外发现这个级别的黑洞。早在2007年，美国国家航空航天局使用X射线探测器对NGC300内部最强烈的X射线源进行了观测，这个研究项目要早于欧洲空间局XMM-牛顿X射线空间天文台的观测。

而来自欧空局的相关人员解释道：“我们将定期对强烈的X射线源进行记录，有迹象表明黑洞会隐藏在这个区域。”我们知道，由于物质在被黑洞吸积过程中，引力势能转化为物质的动能，在转化为热能，在离黑洞最近的吸积盘内区，X射线的辐射是最强的，所以通过对X射线辐射量的观测，可以得到一些黑洞的行为特性。

在对这个黑洞的观测中，天文学家发现它的伴星质量达到了20倍太阳质量，而且他们相互之间剧烈的旋转，就像绚丽的华尔兹，一个周期只有32个小时。同时，这颗伴星上的大量物质也被剥离，吸入黑洞，由此形成吸积盘。

以往在银河系内发现的恒星级黑洞质量达到10倍太阳质量，这个级别的黑洞的银河系外可能也只算个轻量级的。像一个黑洞和一个伴星组成的系统在以往的观测中被发现过，所以天文学家对这类的天体系统还是比较了解，基于这个天体系统，天文学家可以发现黑洞的物质与星系化学之间的关系，他们相信高浓度的重元素将影响一个大质量恒星的演化。

科学家计算出巨型黑洞大小：66亿倍太阳质量



　　这是一幅艺术想象图，模拟的是未来当我们的技术可以允许我们看到M87核心时将会看到的景象。大量气体围绕在中央黑洞周围的吸积盘上，不断流向黑洞视界范围内。图像中间的黑色部分就是黑洞本身，即视界定义的范围，在这一范围以内，任何物质都无法逃逸。

　　

这是其中一个新近发现的“双黑洞”。左侧的图像来自斯隆数字巡天项目（SDSS）。而右侧的图像来自凯克天文台，其分辨率允许辨别出两颗紧靠在一起的活动星系核，它们的强大能量来自黑洞的驱动。　天文学家们近日表示，得益于一种新的方法，他们已经得到了有关我们附近宇宙中最大质量黑洞确切的质量和大小估算值。

　　一直以来，天文学家们一直都知道在M87星系的核心存在一个超大质量黑洞，但是关于它究竟有多大，学术界则意见不一。一些意见认为这个黑洞大约具有30亿个太阳质量。不过，在2009年，美国德克萨斯大学麦克唐纳天文台的卡尔·吉布哈特(Karl Gebhardt)采用新方法对已有数据进行分析后给出了不同的答案：64亿倍太阳质量。

　　“不过这还有很大的不确定性，”吉布哈特说。近日，他和他的同事们正式宣布了他们使用更精确的数据进行计算的结果。这些数据来自夏威夷双子天文台以及麦克唐纳天文台的观测。计算显示，M87中央黑洞的质量不会小于66亿倍太阳质量，误差正负4亿倍太阳质量。

　　对于一个距离我们仅有5000万光年的星系，这个消息不坏。

　　吉布哈特在此间正在西雅图召开的美国天文学会(AAS)冬季会议上对记者表示：“在离开我们这么近的距离上，存在这样的大质量星系和黑洞，非常令人激动。你知道，这个距离真的就相当于是我们的后院一样。”

　　这项研究已经被《天体物理学杂志》接受，即将发表。

　　观测和计算过程

　　吉布哈特的小组运用了双子望远镜上的一种设备，名为“近红外场光谱仪”。它能测量围绕黑洞运行的恒星的速度。当然这台望远镜不能直接看清单个的恒星，但是借助自适应光学系统，这台光谱设备的分辨率足以帮助小组研究人员确定星群的平均移动速度。自适应光学系统是一种通过计算机控制的微调系统，用以计算并补偿由于大气扰动产生的光学成像模糊现象，从而大幅提高地面望远镜的成像质量。

　　而另一方面，吉布哈特的同事，他的研究生杰里米·穆菲(Jeremy Murphy)则在麦克唐纳天文台，使用哈兰·史密斯望远镜(Harlan J. Smith Telescope)上的一台设备来追踪M87星系外缘恒星的运动状态。VIRUS-P光谱仪收集“天空的星光”，并判断这整个星系的总质量，包括围绕星系边缘分布的暗物质。计算的结果是5.7万亿倍太阳质量。

　　所有这些结果被输入计算机以便生成一个电脑模型，最后的计算结果是一个约66亿倍太阳质量的黑洞，视界直径达200亿公里。“这差不多是冥王星轨道距离的三倍，这个黑洞能毫不费力地吞下整个太阳系。”

　　吉布哈特表示，他的小组的工作显示了我们有能力判断遥远星系中黑洞的质量，只要我们能运用高精度的设备测量出其周围的恒星运动数值。他说：“这给了我们信心去对更遥远的星系进行测量研究。”

　　其中就有这样一个星系，距离地球达35亿光年，据称含有一个180亿倍太阳质量的黑洞。如果被证实，这将使M87中央的超大质量黑洞相形见绌。但是目前的这一估算值是建立在间接的数据基础之上的，吉布哈特希望他能运用第一手的测量数据去做出更好的判断。

　　直接观测黑洞的尝试

　　正如许多科幻迷们所熟悉的，黑洞是一种超级致密的奇异天体。它拥有极强的引力，使得即便光束也无法从它的表面逃离。任何进入它的边界，即所谓“视界”范围之内的信息和物体将无法离开。黑洞可能形成于恒星生命最后的急速塌缩，或成为星系的超大质量核心。目前，天文学家们已经观测到似乎源自黑洞的喷流和辐射现象，甚至还观测到了围绕黑洞运行的炙热气体吸积盘。但至今尚没有一起黑洞的直接观测记录。

　　“目前尚没有直接的证据证明黑洞确实存在，就观测证据而言，绝对是一片空白。”吉布哈特在双子天文台的一场发布会上说。“在现阶段，为了确认黑洞的存在，我们采用的是排除法。也就是说，对于某些天文现象，除了黑洞，其他解释看起来真的站不住脚。”

　　吉布哈特很希望自己能直接看到黑洞，或仅仅是它的视界边界也行。他认为对于这个想法，M87将是个很好的候选目标，因为它的质量很大。我们所在的银河系中心也有一个黑洞，不过要小得多，可能仅有400万倍太阳质量。这仅仅相当于M87中央黑洞最新估算值正负误差范围的1%。

　　不管你信不信，一些天文学家正在谋划着实施一个宏伟的计划，名为“视界望远镜”(Event Horizon Telescope)，其目标就是对银河中央的黑洞进行观测。这项计划需要调动甚长基线干涉仪(VLBI)的全部射电望远镜，并采用亚毫米波接收器。这样就有可能获得银河中央黑洞视界范围的图像。

　　“我们还需要两三年时间来实施这个计划，”吉布哈特说。并且当视界望远镜准备就绪时，他希望M87将成为候选目标。“这可是目前我们所知最清晰，最好的黑洞候选目标。”

　　美国天文学会会议上的其他有关黑洞的消息：

　　1、借助位于夏威夷的10米口径凯克望远镜，天文学家们已经在星系合并现象中发现了16对密近黑洞，即靠的很近，关系密切的“双黑洞”。来自加州理工大学的天文学家乔治·多戈夫斯基(George Djorgovski)说：“这一发现补上了我们目前观测中缺失的一环，即远距离的双星系统，以及正发生合并的黑洞。”这16个“双黑洞”是凯克望远镜逐个检查50个候选目标时被发现的。同样，自适应光学系统对观测成功起到了至关重要的作用。

　　这一观测结果支持了现有的宇宙结构理论，即宇宙中的结构是由“不同等级的合并事件”形成的。多戈夫斯基开玩笑说，要是观测结果和现有理论不符，那样才有趣呢。“只是很可惜，看起来我们现有的这一理论是正确的。”

　　2、另一组天文学家则正关注着黑洞系统的“心跳”。借助美国宇航局钱德拉X射线天文台和罗西X射线时变探测器(Rossi X-ray Timing Explorer，RXTE)，他们对GRS 1915+105展开了细致研究。这是银河系中一个被认为含有一个约14倍太阳质量黑洞的双星系统。环绕黑洞旋转的物质吸积盘大约每50秒会发出一次X射线脉冲。通过对这种X射线脉冲变化的监测，科学家们得以追踪物质的流入状况。

　　“每一次脉冲都意味着一部分物质落入视界范围以内，”来自哈佛大学的乔伊·尼尔森(Joey Neilsen)解释道。“不过事实上，下落过程中有95%的物质都被黑洞风吹走了。”乔伊说，每天被从吸积盘上吹走的物质的质量都相当于三分之一个月球质量。

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暗梅幽闻花，卧枝伤恨底，遥问卧似水？


易透达春绿。岸似绿，岸似透绿，岸似透黛绿。