研究人员发现罕见黑洞的史上最佳证据

▲来自美国宇航局/欧洲空间局哈勃太空望远镜（黄白色）和美国宇航局钱德拉X射线天文台（紫色）的数据。左下方的白紫色源显示了落向一个中等质量黑洞的一颗被撕碎的恒星残骸的X射线辐射。黑洞的寄主星系位于图像中心。图片版权Credit: X射线: NASA/CXC/UNH/D.Lin et al, 光学: NASA/ESA/STScI

宇宙中潜伏着各种类型的黑洞：大质量恒星死亡时产生恒星质量黑洞，而星系中心有质量相当于数百万或数十亿倍太阳质量的超大质量黑洞。 介于两个极端之间的是一个更隐秘的黑洞家族：中等质量黑洞。它们被认为是最终会成长为超大质量黑洞的种子，这些黑洞特别难以捉摸，因而只有非常少的坚实证据。

据《自然•天文学》6月18日发文称，来自美国新罕布什尔州达勒姆大学空间科学中心的一组研究人员使用欧洲空间局的XMM-Newton X射线空间天文台以及美国宇航局的钱德拉X射线天文台和Swift X射线望远镜发现了一种罕见活动的迹象。他们探测到在一个遥远星系外边缘一颗过于靠近黑洞的恒星被吞噬后所发出的巨大辐射耀发。“这特别令人兴奋，此前我们从未明确探测到过这种类型的黑洞。”美国新罕布什尔大学的首席科学家Dacheng Lin说。 “虽然已经发现了一些候选体，但总的来说它们极为罕见，广受追捧。这是到目前为止观测到的最好的中等质量黑洞的候选体。”

一般认为，这一类黑洞形成的方式多种多样。一种方式是致密星团中大质量恒星的失控合并，这使得这些星团的中心成为寻找它们的最佳地点之一。然而，在这些黑洞形成以后，由于这些地方往往缺乏气体，黑洞没有物质可以消耗，几乎不发出辐射——这又使得它们极难被发现。“我们能用于尝试找到中等质量黑洞的几种方法之一是等待一颗恒星足够靠近它并且被瓦解——这基本上会再次激发黑洞的活动，促使它发出我们可以观测的耀发，”Lin补充说。 

Lin和同事们筛选XMM-Newton的数据来寻找候选体。他们在七亿四千万光年外的一个大星系中找到了这个候选体，这次观测是2006年和2009年的一个星系巡天的一部分。“我们也观察了许多其他望远镜拍摄的这个星系的图像，以了解光学辐射看起来是什么样的，”合作者、美国密歇根州立大学的Jay Strader说。 “我们在2005年的两幅图像中找到了这个闪耀的源——它看起来比之前一些年蓝得多，也明亮得多。通过比较所有的数据，我们确定这颗不幸的恒星可能是在地球时间2003年10月被瓦解的，产生了一个在随后大约10年逐渐衰减的能量爆发。”科学家们相信，这颗恒星被一个质量大约为五万倍太阳质量的黑洞瓦解和撕碎。

“这个候选体是通过对XMM-Newton的X射线源表的深入搜索发现的。这个星表包含了覆盖大面积天区的高质量数据，这对于确定黑洞有多大以及是什么导致了观测到的能量爆发至关重要，” 欧洲空间局XMM-Newton项目科学家Norbert Schartel说。 

“XMM-Newton X射线源表是目前最大的此类源表，包含超过五十万个射线源：类似我们研究中发现的这个源的奇特天体仍然藏在暗处，有待通过深入的数据挖掘来发现，”共同作者、法国图卢兹天体物理和行星学研究所（IRAP）的XMM-Newton巡天科学中心主任Natalie Webb 补充说。

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  编译：钱磊 审稿：alone  编辑：张梦 

来源：

https://phys.org/news/2018-06-capture-evidence-rare-black-hole.html