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哈勃望遠鏡在半人馬座歐米茄球狀星團發現中等質量黑洞的有力證據

美國

據美國宇航局：大多數已知的黑洞要么質量極大，就像位于大星系核心的超大質量黑洞，要么相對較輕 ， 質量不到太陽的100倍 。然而，中等質量黑洞（IMBH）很少見，被認為是黑洞演化中罕見的“缺失環節” 。
現在，一個國際天文學家團隊使用了美國國家航空航天局哈勃太空望遠鏡拍攝的500多張圖像，這些圖像跨越了20年的觀測，通過追蹤球狀星團半人馬座歐米茄最內層區域七顆快速移動恒星的運動 ， 尋找中等質量黑洞的證據 。

哈勃望遠鏡在半人馬座歐米茄球狀星團發現中等質量黑洞的有力證據


半人馬座歐米茄的質量大約是其他大型球狀星團的10倍 ， 幾乎和一個小星系一樣大，由大約1000萬顆受引力束縛的恒星組成 。圖像：歐洲航天局/哈勃、美國國家航空航天局、馬克西米利安·海伯利（MPIA）
這些恒星為中等質量黑洞對它們的引力提供了新的令人信服的證據 。迄今為止，只有少數其他IMBH候選人被找到 。
半人馬座歐米茄由大約1000萬顆受引力束縛的恒星組成 。這個星團的質量大約是其他大型球狀星團的10倍 ， 幾乎和一個小星系一樣大 。
在科學家們想要回答的眾多問題中，有沒有IMBH，如果有，它們有多常見？超大質量黑洞是從IMBH生長出來的嗎？IMBH本身是如何形成的？密集的星團是他們最喜歡的家園嗎？
天文學家現在已經為這些恒星的運動創建了一個巨大的目錄 ， 測量了從哈勃星團圖像中收集到的140萬顆恒星的速度 。這些觀測大多旨在校準哈勃望遠鏡的儀器，而不是用于科學用途，但事實證明，它們是該團隊研究工作的理想數據庫 。

哈勃望遠鏡在半人馬座歐米茄球狀星團發現中等質量黑洞的有力證據


這張照片顯示了半人馬座歐米茄球狀星團的中心區域 ， 美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡在那里發現了中等質量黑洞候選者的有力證據 。圖像：歐洲航天局/哈勃、美國國家航空航天局、馬克西米利安·海伯利（MPIA）
“我們發現了七顆不應該存在的恒星，”德國馬克斯·普朗克天文學研究所的Maximilian Häberle解釋道，他領導了這項調查 ?！八鼈円苿拥萌绱酥?nbsp;， 以至于它們會逃離星團 ， 永遠不會回來 。最可能的解釋是，一個非常大的物體在引力作用下拉著這些恒星，使它們靠近中心 。唯一一個如此大的物體是黑洞 ， 其質量至少是太陽的8200倍 ?！?br>幾項研究表明，半人馬座歐米茄中存在IMBH 。然而 ， 其他研究表明，質量可能是由恒星質量黑洞的中心星團造成的，并且表明，相比之下，缺乏超過必要逃逸速度的快速移動恒星，IMBH的可能性較小 。

哈勃望遠鏡在半人馬座歐米茄球狀星團發現中等質量黑洞的有力證據


一個國際天文學家團隊使用了美國國家航空航天局哈勃太空望遠鏡拍攝的500多張圖像 ， 這些圖像跨越了20年的觀測，在天空中最大、最亮的球狀星團半人馬座歐米茄的最內層區域探測到了7顆快速移動的恒星 。這些恒星為中等質量黑洞（IMBH）的存在提供了令人信服的新證據 。迄今為止 ， 只有少數其他IMBH候選人被找到 。這張圖片顯示了半人馬座歐米茄中IMBH的位置 。如果得到證實，候選黑洞距離地球17700光年，比銀河系中心430萬太陽質量的黑洞更近，銀河系中心距離地球26000光年 。除了銀河系中心，這也是唯一一個已知的大量恒星與大質量黑洞緊密結合的案例 。此圖像包括三個面板 。左邊的第一張圖片顯示了球狀星團半人馬座歐米茄 ， 這是一個在太空黑色背景上由無數紅色、白色和藍色恒星組成的集合 。第二張圖片顯示了這個星團中心區域的細節，并對單個恒星進行了更近的觀察 。第三張圖片顯示了IMBH候選者在集群中的位置 。圖像：歐洲航天局/哈勃、美國國家航空航天局、馬克西米利安·海伯利（MPIA）
“這一發現是迄今為止在半人馬座歐米茄中發現IMBH的最直接證據，”德國馬克斯·普朗克天文學研究所的團隊負責人Nadine Neumayer補充道，他與鹽湖城猶他大學的Anil Seth一起發起了這項研究 。“這很令人興奮，因為已知的其他質量相似的黑洞很少 。半人馬座歐米茄中的黑洞可能是我們宇宙鄰居中IMBH的最佳例子 ?！?br>如果得到證實，候選黑洞距離地球17700光年，比銀河系中心的430萬太陽質量黑洞更近，后者距離地球26000光年 。
半人馬座歐米茄在地球上肉眼可見，是南半球觀星者最喜歡的天體之一 。該星團位于銀河系平面上方，從黑暗的農村地區看去，它幾乎和滿月一樣大 。大約2000年前 ， 它作為一顆恒星首次被列入托勒密的星表 。Edmond Halley在1677年將其報告為星云 。19世紀30年代，英國天文學家約翰·赫歇爾首次將其識別為球狀星團 。
由Häberle等人領導的這篇發現論文今天在線發表在《自然》雜志上 。
哈勃太空望遠鏡已經運行了三十多年，并繼續取得突破性的發現，這些發現塑造了我們對宇宙的基本理解 。哈勃是美國國家航空航天局和歐洲航天局（ESA）之間的國際合作項目 。位于馬里蘭州格林貝爾特的美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心負責管理望遠鏡和任務操作 。位于科羅拉多州丹佛市的洛克希德·馬丁航天公司也支持戈達德的任務操作 。馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所由天文學研究大學協會運營，為美國國家航空航天局進行哈勃科學操作 。