摘要:天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了銀河系中心附近氣體云的異常運(yùn)動(dòng)，它們可能為通往最難以捉摸的黑洞指明了道路。這種難以捉摸的黑洞就是中等質(zhì)量黑洞，質(zhì)量介于恒星質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量黑洞之間。由于黑洞自身不會(huì)發(fā)出任何可檢測(cè)到的輻射，科學(xué)家們需要尋找黑洞對(duì)其附近空間其他物體的影響來(lái)間接證明黑洞的存在。其中一種就是有著奇怪表現(xiàn)的氣體云團(tuán)和塵埃。
一項(xiàng)新的研究表明，天文學(xué)家在星系中心附近探測(cè)到了氣體云的異常運(yùn)動(dòng)，他們可能正指向最難以捉摸的黑洞種類(lèi)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我們甚至都不確定這些類(lèi)型的黑洞是否存在。
人類(lèi)拍攝的首張黑洞照片 來(lái)源：zcool.com.cn
跟蹤銀河系中央氣體的研究人員得出結(jié)論，氣體云繞著一個(gè)質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量一萬(wàn)倍的物體運(yùn)行，然而，當(dāng)他們觀察到該物體所在的位置時(shí)，卻什么也沒(méi)有。
最易理解的解釋是這是一個(gè)靜止的黑洞，一個(gè)不會(huì)吞噬物質(zhì)的黑洞，因此不會(huì)發(fā)出可探測(cè)的輻射。
研究人員說(shuō)，這是銀河系中心第五個(gè)這樣的候選黑洞，越來(lái)越多的證據(jù)表明，在銀河系中心不僅存在中等質(zhì)量黑洞，而且它們的數(shù)量非常豐富。
中等質(zhì)量黑洞正是它們聽(tīng)起來(lái)的含義。我們知道恒星質(zhì)量黑洞存在的最大質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的100倍。我們?cè)谶@個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)探測(cè)到的最大黑洞是62個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，由引力波事件GW150914中的兩個(gè)黑洞合并而成。
黑洞合并事件 來(lái)源：zcool.com.cn
我們也知道超大質(zhì)量黑洞的存在，就像那些給星系提供引力的黑洞一樣。它們的初始質(zhì)量約為10萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，以我們現(xiàn)在的科學(xué)方法，但它們的質(zhì)量幾乎難以理解。
位于它們之間的太陽(yáng)質(zhì)量在1000到100000之間的被稱(chēng)為中等質(zhì)量黑洞。它們?nèi)匀环浅ｋy以捉摸。這就引發(fā)了諸如“它們存在嗎？”“如果它們不存在，為什么？”“如果他們真的存在，為什么我們找不到他們？”的問(wèn)題。
因?yàn)楹诙幢旧聿粫?huì)發(fā)出任何可探測(cè)的輻射，所以科學(xué)家們必須在他們的探索中創(chuàng)新。他們不是探索黑洞，而是觀測(cè)黑洞對(duì)附近空間其他物體的影響。
日本國(guó)家天文臺(tái)的天體物理學(xué)家竹川俊彥（Shunya Takekawa）及其同事一直在研究銀河系中心高速運(yùn)動(dòng)的氣體云，以幫助回答這些問(wèn)題。
他們的論文已經(jīng)被《天體物理學(xué)》雜志采納，可以在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上找到。
此前，他們使用氣體追蹤方法識(shí)別了一個(gè)中等質(zhì)量黑洞的候選者，這個(gè)候選者的質(zhì)量在32000個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量左右，這將產(chǎn)生一個(gè)事件視界——黑洞周?chē)那蛐慰臻g區(qū)域，在這里光線都無(wú)法逃逸——大小相當(dāng)于木星的大小。
現(xiàn)在，他們把它應(yīng)用到一個(gè)編號(hào)為HCN-0.085-0.094的高速氣體云上。它主要由三個(gè)較小的云團(tuán)組成；其中一個(gè)云團(tuán)似乎在圍繞一個(gè)黑洞旋轉(zhuǎn)，但沒(méi)有被黑洞吸積。
黑洞吸積盤(pán) 來(lái)源：haier
研究人員在論文中寫(xiě)道：“這三個(gè)云團(tuán)中有一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，有非常大速度梯度?！?/p>
“這種運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)表明，軌道圍繞著一個(gè)質(zhì)量為104個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的點(diǎn)狀物體。沒(méi)有一顆恒星與其對(duì)應(yīng)，這說(shuō)明這個(gè)點(diǎn)狀物體很可能是一個(gè)靜止的黑洞?！?/p>
為了方便比較，在這個(gè)質(zhì)量范圍內(nèi)，黑洞的視界將比天王星或海王星稍大。
奇怪的氣體和塵埃團(tuán)并不是找到中等質(zhì)量黑洞的唯一途徑。
在其他候選觀測(cè)目標(biāo)中，有一顆恒星以難以置信的速度從銀河系中心進(jìn)入星系際空間。
逃離太陽(yáng)系的超高速恒星 來(lái)源：stdaily
分析表明，中等質(zhì)量的黑洞最有可能給這顆恒星提供達(dá)到這種速度所需的動(dòng)力。
還有一次巨大的多波長(zhǎng)輻射耀斑，從2003年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)十年逐漸消失。光子的分布表明它是一個(gè)中等質(zhì)量的黑洞，只有幾萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。
黑洞模擬圖像 來(lái)源：hxnews
最新發(fā)布的后續(xù)觀測(cè)分析支持這一點(diǎn)，這使其成為迄今為止最好的候選者之一，但它距離地球有7.4億光年遠(yuǎn)。銀河系的中心要更靠近它們，這意味著如果我們?cè)谀抢锇l(fā)現(xiàn)任何中等質(zhì)量的黑洞，它們可能更容易研究。
這可以幫助我們找出這樣的問(wèn)題：它們是如何形成的？超大質(zhì)量黑洞是如何形成的？官方統(tǒng)計(jì)可以幫助我們了解中等質(zhì)量黑洞有多常見(jiàn)或罕見(jiàn)，以及它們是如何分布在星系中的。
到目前為止，研究結(jié)果表明，觀察銀河系中心的旋轉(zhuǎn)氣體是尋找中等質(zhì)量黑洞候選者的可靠方法。值得注意的是但我們還沒(méi)有確定其中之一。
這項(xiàng)研究已被《天體物理學(xué)雜志》采納，可在arXiv網(wǎng)站上找到。
作者: MICHELLE STARR
FY: SpaceTraveler(高一民)
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