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星系|遥远星系的黯淡中心，400亿倍太阳质量，我们发现了什么？

一个400亿倍太阳质量的黑洞打破了历史记录 。
星系|遥远星系的黯淡中心，400亿倍太阳质量，我们发现了什么？
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（图解：Holmberg 15A星系 。 图源：NASA）
在距离银河系7.4亿光年外住着一个“巨人” 。 它是来自Abell 85星系团的Holm 15A星系 。 Holm 15A是Abell 85星系团中最亮的星系 ， 也是我们附近最亮的星系 。 但在Holm 15A的中心 ， 这里却一片黑暗：该区域表面亮度很低 ， 通常意味着两个超大质量黑洞在此碰撞 。 目前 ， 这个现象已经得到了解释：在Holm 15A星系中心有一个绝对称得上是超大质量的黑洞 。 这个黑洞的质量是太阳的400亿倍 ， 与它相比 ， 银河系中心的超大质量黑洞人马座A* （只有400万倍太阳质量）好像不值一提 。 事实上 ， 这个庞然大物使银河系附近所有黑洞都显得微不足道 。
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（图解：银河系中心的超大质量黑洞人马座A* 。 图源：NASA）
罗伯托·萨格利亚（研究作者、马克斯·普朗克研究所研究员）对《Inverse》说道：“黑洞能够提供近域宇宙中最直接且精确的动态探测 。 ” 现在 ， 一篇关于Holm 15A黑洞的研究即将发布于天文物理期刊和ArXiv的预印本上 。
星系的黯淡中心
这个超大黑洞的发现归功于天文学家观察Abell 85星系团时 ， 注意到Holm 15A星系中心有一暗斑 。 这很奇怪 ， Holm 15A星系中恒星质量总和约为2万亿太阳质量 ， 按道理来说 ， 那里应该是明亮的 。 “通过以往的研究 ， 我们知道 ， 在大型星系中 ， 像这样黯淡的中心通常是由两个超大质量黑洞合并形成的 。 所以 ， 当我们看到Holm 15A星系中心的低表面亮度特征时 ， 我们意识到 ， 那个区域可能有一个由星系合并形成的超大质量黑洞 。 ” 萨格利亚说 。
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（图解：NASA钱德拉望远镜观测到的Abell 85星系团 。 图源：NASA）
利用来自温德尔斯坦天文台的光度数据并对星系中心区域进行光谱测量 ， 天文学家能够看到黑洞周围恒星的运动速度 。 萨格利亚说：“恒星的运动速度取决于黑洞引力的大小 。 由此 ， 我们可以用牛顿定律得出黑洞的质量 。 ” 测量结果表明 ， 这个巨大的黑洞约占星系总质量的2%——一个相当高的比例 。
星系的演变
萨格利亚提出 ， Holm 15A的低光度中心也让它变得跟其他星系不同 。 Holm 15A可能是由两个较小的星系合并形成的大型星系 ， 且两个较小星系的中心都有超大质量黑洞 。 随着星系的合并 ， 星系中心的超大质量黑洞变得越来越大 ， 从中心挤出的恒星也越来越多 ， 这一过程被称作“核心冲刷” 。 许多恒星都会从星系中心被黑洞引力甩出 。
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（图解：两个星系合并 。 图源：NASA）
萨格利亚说：“Holm 15A是目前发现的最明亮、恒星质量总和最大的星系 。 这两个特征显著得足以使天文学家对它进行远程测量 。 ” 但是 ， 研究小组认为 ， 通过研究黑洞质量和表面亮度之间的关系 ， 他们能够衡量更多的来自其它星系甚至更遥远宇宙的黑洞 。 如果是这样 ， Holm 15A星系的巨型黑洞称霸的时间或许就不久了 。
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（图解：在浩瀚无垠的宇宙中 ， 科学家们或许能找到比Holm 15A中心黑洞更大的黑洞 。 图源：NASA）
科学家利用甚大望远镜和温德尔斯坦天文台的数据 ， 基于星系核心周围的恒星运动 ， 对Holm 15A的黑洞进行了质量估算 。 果然 ， 这些数据向我们展示了一个400亿倍太阳质量的黑洞 ， 是目前已知近域宇宙中的最大黑洞 。 詹斯·托马斯（马克斯 普朗克地外物理研究所、慕尼黑大学研究负责人）说道：“目前对黑洞质量的直接测量结果只有几十种 ， 在这样遥远的距离下进行测量也是前所未有 。 ”
科学家们还发现 ， 星系内核的光线微弱 。 这意味着由于星系合并 ， 处于中心的恒星可能会被挤出原来的位置 。 在星系碰撞时 ， 星系中央黑洞通过引力作用 ， 像弹弓一样将位于中心的恒星弹飞 。 直到星系中心的气体耗尽 ， 无法形成新恒星时 ， 星系内核就变得黯淡无光了 。 简而言之 ， 通过对星系合并的计算模拟 ， 研究人员证实了黑洞质量与星系核心表面光度的关系 。 普遍情况下 ， 星系的合并使黑洞获得质量 ， 而同时导致星系中心失去恒星 ， 变得黯淡 。
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【星系|遥远星系的黯淡中心，400亿倍太阳质量，我们发现了什么？】（图解：黑洞吞噬恒星想象图 。 图源：NASA）
研究人员认为 ， 当无法对黑洞附近的恒星运动进行测量时 ， 他们对星系黯淡核心的研究成果可以为计算遥远星系的黑洞质量提供另一个选择 。
FY: Gogo
作者：Claire Cameron
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