据国外媒体报道,哈勃空间望远镜拍摄一个酷似透镜的星系,其被命名为NGC 1277星系,虽然该星系并不庞大,但其中却隐藏着一个超大质量黑洞,是有史以来发现的最大黑洞之一,达到了170亿个太阳质量,由黑洞统治的质量占到星系总质量的14%。来自美国宇航局、欧空局等天文学家们正在使用德克萨斯大学麦克唐纳天文台对这个恐怖天体进行观测。本项观测任务形成的论文发表在11月29日的《自然》杂志上。

科学家认为NGC 1277星系最大的不寻常之处是拥有恐怖质量的黑洞,通常情况下星系中央黑洞的质量占星系总质量的0.1%左右,而这个星系中央黑洞质量却占到了14%。NGC 1277星系距离地球大约2.2亿光年,位于英仙座方向上,尽管该星系的盘面较小,大约只有我们银河系的十分之一左右,但中央黑洞的事件视界的半径相当于太阳系内海王星轨道的11倍,这确实是一个古怪的星系。根据相关天文学家透露,NGC 1277星系中的巨型黑洞可能是一个新级别的星系黑洞,虽然宇宙中超大质量的黑洞曾被我们所探测过,但是这一次却出现在一个相对较小的透镜状星系中。

NGC 1277星系中央超级黑洞的示意图
NGC 1277星系中央超级黑洞的示意图

本次观测来自大规模的星系巡天(MGS)计划,研究的最终目标是更好地理解黑洞和星系是如何形成的以及它们是如何共同演化,我们目前对这一过程的理解并不是很好。图1中央的天体就是NGC 1277星系,我们可以在英仙座星团附近找到它,与周围的星系相比较而言,NGC 1277的轮廓明显相对较小一些。英仙座星团大约距离我们2.5亿光年左右。目前天文学界存在三个不同的理论用于解释黑洞质量与其宿主星系之间的关系。

本项观测研究的第一作者是来自德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后研究员雷姆科·范登·博施(Remco van den Bosch),他认为我们目前尚不明白黑洞与宿主星系之间的关系存在什么样的机制,但这些理论似乎是解释最好的,问题是我们目前还缺乏相关的数据支持。雷姆科·博施目前位于德国海森堡的马克斯·普朗克研究所从事天文学研究。但现在为止,天文学家们所掌握的星系中央黑洞信息并不多,质量等参数只对应不到一百个星系,由于观测计算黑洞的质量非常困难,也比较费时,因此研究团队发起了大规模的星系调查计划,对有兴趣的黑洞可以进行跟进观测。

科学家发现NGC1277星系中存在占星系质量百分比较大的巨型黑洞
科学家发现NGC1277星系中存在占星系质量百分比较大的巨型黑洞

图2中显示了NGC 1277星系中央超级黑洞的示意图,显示的相对半径达到海王星轨道半径的11倍,黑洞的“边缘”实际上是一个球形空间,也被称为事件视界,一旦有物体跨过事件视界,即便是光也无法逃脱黑洞的引力场。研究人员格巴尔(Gebhardt)认为当我们试图理解任何一件事物时,我们总会看到两个极端,比如最大质量和最小质量。

在邻近宇宙空间中,我们主要将目光聚焦在最大质量的星系上以寻找黑洞与其宿主星系之间存在的神秘关系。虽然本项研究还在进行之中,研究团队已经分析了大质量星系调查中800个星系中的700个目标星系。在对这些星系的观测中,科学家认为当星系遍布全天的观测视角对望远镜而言可以取得比较好的效果。在此之前,美国宇航局的哈勃空间望远镜已经拍摄到NGC 1277星系的可见光波段的图像。

为了获得NGC 1277星系中央黑洞的具体质量参数,科学家测量了星系盘面到中央各点在不同空间距离上的亮度,当结合大质量星系调查数据以及通过超级计算进行各种模型的计算后发现该黑洞的质量达到了170亿倍太阳质量,研究人员格巴尔认为这个黑洞的质量比我们预期的要高很多,毕竟NGC 1277星系并不是一个大星系。科学家认为巨大星系或存在一个截然不同的物理过程影响着其中央黑洞的成长,而诸如NGC 1277这样的星系演化出质量惊人的黑洞或也存在另一种机制。

原文:http://tech.qq.com/a/20121130/000036.htm



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