在銀河系中發現潛伏的罕見、缺失的環節黑洞

宇宙中最受追捧的物體之一剛剛在銀河系中被探測到。

在大約17,000光年外的一個名為Omega Centauri的緊密排列的球形星團的中心，天文學家發現了中等質量的證據黑洞，使宇宙尺度的質量至少相當于8,200個太陽。

這是我們迄今為止關于這些難以捉摸的野獸的最佳線索之一——黑洞它們的質量范圍介于恒星質量黑洞和潛伏在星系中心的超大質量怪物之間。這是在球狀星團中進行的一系列探測中的最新一次 - 證實了這些奇怪的組合是最好的觀察地點之一。

“在這里，我們報告了在半人馬座歐米茄中心3角秒（0.08 pc）中七顆快速移動的恒星的觀測結果，”由馬克西米利安·哈伯勒（Maximilian H?berle）領導的天文學家團隊寫道德國馬克斯·普朗克天文學研究所。

“快速移動的恒星的速度明顯高于星團的預期中心逃逸速度，因此它們的存在只能通過與大質量黑洞的束縛來解釋。僅從速度來看，我們就可以推斷出黑洞質量的下限約為8,200個太陽質量，這為局部宇宙中等質量黑洞提供了一個很好的案例。

中等質量黑洞（IMBHs）供不應求，至少就我們迄今為止能夠測量的而言是這樣。它們的質量范圍定義不明確，通常在大約100到100,000到100萬太陽質量之間。

在兩邊，我們在小端都有恒星質量的黑洞，這些黑洞是由一顆大質量恒星的核心坍縮形成的，以及這些黑洞的合并;在更大的一側是超大質量的恒星，是太陽質量的數百萬到數十億倍。

這帶來了一個問題，因為如果沒有IMBH，就沒有“結締組織”在兩個質量范圍之間架起橋梁。天文學家認為，超大質量黑洞可以從緩慢的積累中逐漸增長，等級合并恒星質量的黑洞，但我們需要更多的證據來解釋IMBHs的超大質量黑洞數量。

球狀星團似乎是一個觀察的好地方。這些是數以百萬計的恒星群，它們都以大致球形的結構一起懸掛，像閃閃發光的沙丁魚一樣擠在一起。銀河系有大約150個已知的球狀星團，它們的起源有點神秘。

但之前的研究球狀星團有發現高濃度群眾在他們的中心與質量范圍中等質量黑洞。而且，事實上，有證據表明可能就是潛伏其中的這樣一個物體.

歐米茄半人馬座是被認為是剝離的核心或者曾經是一個被稱為矮星系的原子核蓋亞香腸.它大約有150光年寬，包含大約1000萬顆恒星。矮星系就像是全尺寸星系的較小版本，有可能，它們的中心不是超大質量黑洞，它們圍繞 IMBH 旋轉.

現在，如果黑洞只是在太空中閑逛而無所事事，那么就很難被發現，因此在球狀星團和矮星系中尋找IMBHs通常轉向恒星運動學 - 研究恒星由于引力相互作用而圍繞質量移動的方式。最著名的例子是圍繞巨大黑洞運行的恒星在銀河系的中心，人馬座A*（Sgr A*）。

以前研究恒星運動的研究在Omega Centauri中已找到證據表明存在 IMBH潛伏在其中。這些都是十多年前的事了，H?berle和他的同事們想真正進入那里，看看他們是否可以進一步縮小范圍。

利用哈勃太空望遠鏡收集的20年數據（超過500張圖像），他們構建了一份更新的、更詳細的半人馬座中心區域的運動目錄，尋找那些似乎在移動的恒星，就好像受到一個巨大的看不見的質量的影響一樣。

在最中心的區域，他們發現了一些快速移動的恒星，這些恒星與圍繞Sgr A*運行的恒星非常相似。而且，通過仔細研究它們的速度和運動，他們能夠確定它們似乎與之相互作用的物體的質量下限。在8,200太陽質量下，無論你從哪個角度切開它，這都是一個IMBH。

事實上，研究人員說，IMBH是他們所發現的唯一合理的解釋。

“這個黑洞為研究低質量星系中的黑洞人口統計學提供了一個重要的數據點，以及在更大質量的球狀星團和剝離的[銀河系]核中被探測到的其他黑洞。他們在論文中寫道.

“此外，這個黑洞提供了最接近的大質量黑洞，并且僅在Sgr A*之后的第二個黑洞，我們可以研究多個單獨綁定的恒星伴星的運動。

他們說，這一發現表明，我們重新審視其他球狀星團，并應用類似的方法來縮小其中可能發現的秘密范圍。

該研究已發表在自然界.

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