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科学|70亿光年外传来大新闻，8颗太阳质量瞬间消失，后羿射掉的吗？( 八 )


有意思的是 ， 球状星团作为候选者在理论上的原因是对超大质量黑洞延续性的探索 。 十几年前 ， 天文学家发现了超大质量黑洞与其母盘状星系核球区的 ， 或其母椭圆星系的恒星平
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质量） ， 明显呈对数线性关系 。 那自然就会想到继续向黑洞质量下限探索 ， 到了10^ 5倍太阳质量的黑洞或再往下 ， 所对应的恒星系统就是球状星团了 。 天文学家对球状星团的观测研究已经超过50年 ， 这里面就发现了多个有潜质的星团 。 但是 ， 这些球状星团中心区所发出的X射线、运动速度等实测结果与动力学模型比较表明 ， 黑洞模型并非唯一解释 。 到目前为止 ， 还未出现确凿的证据表明球状星团中有中等质量黑洞 ， 但也不能排除 。 如果拿目前若
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析 ， 人们依然可以得到很强的相关性 ， 同样呈对数线性关系 。 这很可能揭示了动力学系统演化中的某种普适性质 。
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球状星团 (globular cluster) 可以由上百万颗恒星因引力束缚而形成的球状体系 。 本光学图片是球状星团杜鹃座47（NGC 104） ， 被认为中心存在一个2200倍太阳质量的黑洞 ， 但对该星团中的射电脉冲星的长期观测数据似不支持黑洞存在 。 丨图源：Dieter Willasch (Astro-Cabinet)
第二类是极亮X射线源（Ultraluminous X-ray Sources ， 简称“ULXs”） ， 这类天体亮度超过10^39 erg/s（相当于1秒钟释放的能量大于10^32J——约20亿亿个原子弹释放的能量） ， 远远超过一般银河系X射线双星的亮度 ， 并且不在星系动力学中心 。 究其本源 ， 一种可能的解释就是中等质量黑洞存在 ， 原因在于它的亮度超过恒星级黑洞的爱丁顿极限（Eddington limit） ， 而恒星级黑洞的爱丁顿极限也就在10^39 erg/s量级 。 所谓爱丁顿极限是指恒星或吸积盘理论上所达的最大亮度 ， 此时光子向外的辐射压力与物质引力平衡 。 如果亮度更高 ， 即辐射压更强 ， 则物质吸积停止 ， 辐射压力向外驱动物质形成星风会把恒星外层吹走 ， 对吸积盘来说也不再有吸积过程 ， 因此也就不存在黑洞了 。
另一方面 ， 天文学家也排除了射线源是超大质量黑洞 。 主要原因在于它不在星系中心 ， 否则在形成过程中会与中心的超大质量黑洞相互引力吸引 ， 最终并合 ， 可是根本没有发现到这一过程应释放出的强烈信号 。 通过实测与模拟 ， 慢慢吞噬物质的中等质量黑洞成为合理的解释 ， 比如恒星黑洞双星系统 ， 黑洞吸积恒星的物质；或是在极端情况下快速吸积物质的恒星级质量黑洞 。 不过后来更多的观测显示 ， 许多著名的ULX更有可能是脉冲星 。
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NGC 5408 X-1的艺术想象图 。 该源曾被认为是中等质量黑洞最佳候选者 ， 由中等质量黑洞和恒星组成的双星系统 。 丨图源：NASA
第三类 ， 也是目前最有希望找到中等质量黑洞的是矮星系（Dwarf galaxy）中心 。 相较于银河系的数千亿恒星 ， 矮星系的规模显得渺小许多 ， 大概组成从数千到几十亿颗恒星不等 。 既然已经能确定星系中心都拥有超大质量黑洞 ， 那么矮星系中心会有个头小一点的黑洞吗？通过不断观测分析 ， 天文学家认为确实是有的 。
2006年 ， 天文学家发现一个强烈的X射线耀斑（被命名为3XMM J215022.4?055108） ， 当时还不能确定来自我们银河系内还是系外 ， 理论表明可能是一颗恒星靠近引力强大的致密天体后被吞噬所导致X射线爆发 ， 或者是银河系内的一颗中子星 ， 正处于爆发后的冷却阶段 。 今年3月 ， 美国新罕布什尔大学林达成团队发表最新的结果 ， 他们利用哈勃望远镜找出了它的确切方位 ， 射线源来自银河系外一个致密的星团 ， 可能是一个低质量矮星系的核心 。 他们利用哈勃和XMM-牛顿卫星同时进行了光学和X射线波段的观测 ， 排除了射线源是中子星的可能 。 射线源最佳解释是一个5万倍太阳质量的黑洞 。 美国航空航天局（NASA）宣称 ， 这是哈勃空间望远镜发现中等质量黑洞的最佳证据 。


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