银河系近邻星系核心发现超大质量黑洞

2011-3-31 10:06 来源: 新浪科技
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似曾相识:旋涡星系NGC 253的核心可能同样存在一个超大质量黑洞,类似银河系中的“人马座A”。

 

深入核心:天文学家们现在认为宇宙中绝大部分星系的核心都存在着超大质量黑洞。

  北京时间3月31日消息,据英国《每日邮报》报道,天文学家发现一个银河系附近的近邻星系核心部位同样存在一个超大质量黑洞。在银河系的核心,存在一个被称作人马座A(Sagittarius A*)的射电源,这里被认为是一个质量巨大的黑洞。而这次的发现,可以说就是发现了人马座A的姊妹。

  天文学家们使用位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)和美国宇航局的哈勃空间望远镜对旋涡星系NGC 253进行了研究。NGC 253又称为“玉夫座大星系”或“银币星系”,位于南天的玉夫座,距离地球约1200万光年。它是玉夫座星系团的成员,这是距离银河系最近的星系团之一。

  安德里亚·吉兹(Andrea Ghez)是加州大学洛杉矶分校的物理学和天文学教授,研究领域主要是恒星和行星。她告诉记者,她们发现此处存在一个已经形成数十亿年的黑洞。这有可能是许多大质量恒星在生命终结时塌缩形成的,并且在此之后出现了相互融合,并最终形成这样的单个超大质量黑洞。

  天文学家们长久以来一直怀疑在我们所在银河系的中央部位存在一种神秘的巨大力量。这个力量的源头距离我们太阳系大约2.6万光年。直到近几年,天文学家们才基本了解这种神秘的力量来自何处。

  吉兹教授的研究重点在于恒星和行星的早期演化,以及星系内物质的本质及其分布规律。借助更先进的观测设备和手段,她的小组得以观察到这个星系核心部位的精细图像,并发现此处的恒星正以极快的速度运行。这样的高速运动只能以中央部位存在黑洞进行解释。

  但这和大质量恒星生命终了时产生的恒星级黑洞有着本质的不同。这种位于星系核心部位的黑洞拥有数十万倍太阳质量,因此被称为“超大质量”黑洞。

  “黑洞”是由于物质塌缩形成的密度极高的形态,其引力将强大到任何物质不能逃脱,包括光纤。正是由于这种特性,黑洞无法被直接观测到,但它的引力作用会对周遭的星系和其他物质产生影响,从而为科学家们提供线索。

  我们的银河系中央存在一个质量达到300万倍太阳质量的黑洞,位于人马座方向,它隐藏在夏季的南方夜空中。这个黑洞被称为“人马座A”。

  但黑洞内部究竟是怎样的情景,至今依旧是物理学中最大的谜团之一。黑洞存在的理论依据最早源自阿尔伯特·爱因斯坦提出的“广义相对论”。根据这一理论,进入黑洞的物质将被压缩至中央的一点上,这个点具有无限大的密度,称为“奇点”。

  但是,伦敦大学学院(UCL)的克里斯蒂安·博马(Christian Böhmer)教授提出了一种新的理论,称为“量子圈”(quantum loop)。根据这一理论,物质被吞入黑洞内部之后将进入另一个完全不同的宇宙空间,或陷入一个类似虫洞的连接通道,通向另一个黑洞。

  自从1995年以来,吉兹教授借助位于夏威夷莫纳克亚山的凯克-1望远镜进行观测。这是全世界目前最大的地基光学和红外望远镜设备。科学家小组在此对旋涡星系NGC 253中心的200多颗恒星的运行情况进行了考察。她们发现其中20颗非常靠近黑洞的恒星的运行速度高达每小时300万英里(483万公里),这是恒星常规运行速度的10倍。

  她的工作,加上其他科学家们所做的研究工作一起,帮助人们得到这样一个结论,那就是:宇宙中的数千亿个星系中,全部(或至少绝大部分)的核心部位都包含有一个超大质量黑洞。

  除此之外,科学家们还注意到这种黑洞的质量和性质与其所在宿主星系的大小和性质紧密相关。

  黑洞既是毁灭者又是创造者。它吞噬一切靠近它的物质,但在此过程中又会发出超高能粒子束和剧烈的辐射。这种超大质量黑洞的研究进展正将天文学家和天体物理学家们的兴趣重新带回黑洞领域。

  1915年,爱因斯坦的工作奠定了黑洞研究的理论基础。但是在那之后对于黑洞机制的研究却几乎停滞不前,原因就在于几乎没有任何办法可以对这种奇异的天体进行直接观测。直到现在,有关黑洞的研究依然被重重谜团阻挠。如这种超大质量黑洞究竟是如何逐渐形成的?很多研究已经给出了一些答案,但是要取得学界的一致意见,仍然尚需时日。