天文学家在遥远的球状星团中探测到中等质量黑洞的最有力证据

天文学家在遥远的球状星团中探测到中等质量黑洞的最有力证据 一个国际天文学家小组研究了用哈勃太空望远镜拍摄的 500 多张半人马座欧米茄球状星团的图像，这项工作原本是为了校准哈勃的仪器。然而，他们在这个距离地球 17000 光年的星团中的数百万颗恒星中发现了一些意想不到的东西。德国马克斯-普朗克天文学研究所研究员、《自然》杂志发表的一项新研究的负责人马克西米利安-哈伯勒解释说，他的团队发现了七颗"不应该存在"的恒星。这些恒星的运动速度非常快，它们应该可以摆脱星团的引力影响。哈伯勒说："最有可能的解释是，一个非常巨大的天体正在对这些恒星产生引力，使它们紧贴着中心。"唯一足以产生这种引力的现象是黑洞，其质量估计至少是太阳的 8200 倍。这个仍然未知的天体很可能是一个中等质量黑洞（IMBH），这种类型的黑洞被认为是黑洞演化研究中的"缺失环节"。IMBH是一种非常难以捉摸的空间现象，它介于人马座A*这样的超大质量黑洞和重量不足100个太阳质量的"轻量级"黑洞之间。之前的研究已经表明，半人马座欧米茄星团可能存在一个IMBH，但由海伯勒领导的新研究提供了最直接的证据，证明有一个中等质量的黑洞在影响着星团中的一些恒星。迄今为止，我们在宇宙中发现的 IMBH 候选者寥寥无几，这意味着半人马座欧米茄的黑洞可能是我们"宇宙邻域"中 IMBH 的最佳范例。现在还需要进一步的研究来确认这个黑洞是否真的存在，确定它的确切质量，并找出其他与众不同的特征。此外，半人马座欧米茄星的超大质量黑洞（430 万太阳质量）比位于银河系中心 26000 光年之外的人马座 A* 更接近地球。这也是除了上述人马座A*之外，已知的唯一一个黑洞通过引力影响恒星群的案例。 ... PC版： 手机版：

地球收到神秘信号：来自银河系第二亮的古老球状星团

地球收到神秘信号：来自银河系第二亮的古老球状星团 研究人员认为，这个信号来自一个中等质量黑洞，或者一颗脉冲星。如果是后者并不算太意外，但如果是前者，那将是天体物理学上的一次突破。中等质量黑洞是恒星级黑洞、超大质量黑洞之间的缺失一环，主流观点怀疑它藏在球状星团内部，但到目前为止，仍未发现球状星团内部存在中等质量黑洞的确凿证据。天体物理学家相信，超大质量黑洞是小黑洞一次次合并产生的，但需要找到一个中等质量黑洞，或者恰巧捕捉到小黑洞合并。 ... PC版： 手机版：

距离地球仅2000光年的破纪录黑洞是如何被发现的？

距离地球仅2000光年的破纪录黑洞是如何被发现的？ 天文学家发现了银河系中质量最大的恒星黑洞，这要归功于它在一颗伴星上引起的摆动运动。这幅艺术家印象图显示了这颗恒星和被称为盖亚 BH3 的黑洞围绕它们共同的质量中心运行的轨道。图片来源：ESO/L.卡尔卡达欧洲南方天文台的甚大望远镜（ESO's VLT）和其他地面天文台的数据被用来验证这个黑洞的质量，它的质量是太阳的 33 倍，令人印象深刻。恒星黑洞是由大质量恒星坍缩形成的，之前在银河系中发现的恒星黑洞的质量平均约为太阳的 10 倍。即使是银河系中已知的第二大质量恒星黑洞天鹅座 X-1，其质量也只有 21 个太阳质量，因此这次新观测到的 33 个太阳质量的恒星黑洞是非常罕见的[1]。值得注意的是，这个黑洞离我们还非常近它距离我们只有2000光年，位于天鹰座，是已知距离地球第二近的黑洞。这个黑洞被命名为盖亚 BH3 或简称 BH3，是研究小组在审查盖亚观测数据，为即将发布的数据做准备时发现的。盖亚合作小组成员、法国巴黎PSL天文台国家科学研究中心（CNRS）的天文学家帕斯夸莱-帕努佐（Pasquale Panuzzo）说："没有人想到会发现一个潜伏在附近、至今未被发现的高质黑洞。这种发现在你的研究生涯中只有一次"。这幅艺术家的印象图将银河系中的三个恒星黑洞并排进行了比较：盖亚BH1、天鹅座X-1和盖亚BH3的质量分别是太阳的10倍、21倍和33倍。盖亚BH3是迄今为止在银河系中发现的质量最大的恒星黑洞。黑洞的半径与其质量成正比，但请注意，黑洞本身并没有被直接成像。图片来源：ESO/M.Kornmesser这些观测数据揭示了伴星的关键特性，再加上盖亚的数据，天文学家得以精确测量出BH3的质量。[2]这段视频放大了 BH3，它是迄今为止在银河系中发现的质量最大的恒星黑洞。该黑洞的发现得益于它在一颗伴星上引起的摆动，在这里可以看到，在变焦结束时，它是画面中心的一个亮点。视频末尾的插图是艺术家绘制的 BH3（红色）及其伴星（蓝色）围绕共同质心的轨道动画。资料来源：ESO/L.Calçada, N. Risinger (), DSS.音乐：Martin Stuertzer马丁-斯图尔泽天文学家已经在银河系外发现了类似的大质量黑洞（使用的是另一种探测方法），并推测它们可能是由化学成分中氢和氦以外的重元素极少的恒星坍缩形成的。这些所谓的贫金属恒星被认为在其生命周期中损失的质量较少，因此有更多的剩余物质在其死亡后产生高质黑洞。但直到现在，还没有证据表明贫金属恒星与高质黑洞有直接联系。这幅图像显示的是盖亚 BH3 周围区域的广域视图，盖亚 BH3 是银河系中质量最大的恒星黑洞。这里看不到黑洞本身，但可以看到围绕它运行的恒星就在这张照片的中心位置，这张照片是由数字化巡天 2 拍摄的。图片来源：ESO/数字化巡天 2。鸣谢：D：D. De Martin成对的恒星往往具有相似的成分，这意味着BH3的伴星拥有关于坍缩形成这个特殊黑洞的恒星的重要线索。紫外可见光谱仪的数据显示，伴星是一颗非常贫金属的恒星，这表明坍缩形成 BH3 的恒星也是贫金属的正如预测的那样。这个艺术家用太空引擎制作的动画展示了银河系中一些恒星黑洞的位置和距离（单位：光年[ly]）：盖亚 BH3，一个目前发现的质量最大的恒星黑洞；天鹅座 X-1，质量次之的恒星黑洞；盖亚 BH1，距离地球最近的黑洞。在我们银河系的中心，潜藏着一个超大质量黑洞人马座 A*。请注意，由于投影效应，盖亚BH3看起来比盖亚BH1离太阳更近，但实际上前者离太阳更远。这是迄今为止发现的距离地球第二近的黑洞。图片来源：ESO/L.Calçada/Space Engine ()帕努佐领导的这项研究成果今天发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上。论文合著者、盖亚合作小组成员、法国国家科学研究中心（CNRS）巴黎天文台科学家伊丽莎白-卡福（Elisabetta Caffau）说："由于这一发现的独特性，我们采取了一个特殊的步骤，在即将发布盖亚数据之前根据初步数据发表了这篇论文。尽早提供数据将使其他天文学家能够立即开始研究这个黑洞，而不必等到最早计划于2025年底发布的完整数据。"对这个系统的进一步观测可以揭示更多关于它的历史和黑洞本身的信息。例如，欧洲南方天文台 VLT 干涉仪上的 GRAVITY 仪器可以帮助天文学家发现这个黑洞是否从周围环境中吸入了物质，从而更好地了解这个令人兴奋的天体。说明这并不是银河系中质量最大的黑洞这个称号属于银河系中心的超大质量黑洞人马座A*，它的质量大约是太阳的400万倍。但盖亚 BH3 是银河系中已知质量最大的黑洞，它是由恒星坍缩形成的。除了欧洲南方天文台 VLT 上的 UVES 外，这项研究还依靠了以下设备提供的数据：由比利时鲁汶大学与瑞士日内瓦大学天文台合作在西班牙拉帕尔马运行的墨卡托望远镜上的 HERMES 摄谱仪；以及上普罗旺斯天文台OSU 毕达研究所的 SOPHIE 高精度摄谱仪。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家发现位于银河系中心区域的三颗恒星异常年轻

天文学家发现位于银河系中心区域的三颗恒星异常年轻 这张照片是用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜拍摄的，显示了银河系最内层的高分辨率景象。在新的研究中，研究人员对此处显示的密集核星团进行了详细的研究。图片来源：ESO这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上，研究对象是位于构成银河系中心的核星团中的一组恒星。研究涉及三颗难以研究的恒星，因为它们距离太阳系非常遥远，隐藏在巨大的尘埃和气体云后面，遮挡了光线。事实上，该区域还布满了恒星，这使得分辨单个恒星变得非常复杂。在之前的一项研究中，研究人员提出了一个假设，即银河系中部的这些特定恒星可能异常年轻。验证银河系核心的年轻恒星"我们现在可以证实这一点。在我们的研究中，我们已经能够确定其中三颗恒星相对年轻，至少在天文学家看来是如此，年龄在 1 亿年到 10 亿年左右。"隆德大学天文学研究员丽贝卡-福斯伯格说："这可以与太阳相比，太阳的年龄为 46 亿年。"核星团一直被视为银河系中非常古老的部分，这一点非常正确。但研究人员新发现的这些年轻恒星表明，在银河系这个古老的组成部分中，恒星的形成也非常活跃。然而，对距离地球 2.5 万光年的恒星进行测年并不是一件急于求成的事情。研究人员使用了来自夏威夷凯克 II 望远镜的高分辨率数据，该望远镜是世界上最大的望远镜之一，镜面直径达 10 米。为了进一步验证，他们还测量了恒星中铁这种重元素的含量。这种元素对于追踪银河系的发展非常重要，因为天文学家关于恒星形成和星系发展的理论表明，年轻的恒星含有更多的重元素，因为随着时间的推移，重元素在宇宙中形成的程度越来越高。为了确定铁的含量，天文学家用红外光观测了恒星的光谱，与光学光相比，红外光的光谱部分更容易透过银河系尘埃密集的部分。结果显示，铁的含量差异很大，这让研究人员感到惊讶。了解银河系和宇宙的意义"铁含量的分布非常广泛，这可能表明银河系的最内层是非常不均匀的，也就是不混合的。"隆德大学天文学研究员布莱恩-托尔斯布罗（Brian Thorsbro）说："这是我们始料未及的，它不仅说明了银河系中心的面貌，也说明了早期宇宙的面貌。"这项研究为我们了解早期宇宙和银河系中心的运作提供了重要启示。研究结果还可能有助于启发我们今后继续探索银河系的中心，以及进一步开发星系和恒星形成的模型和模拟。"我个人认为，我们现在可以如此详细地研究银河系的最中心，这是非常令人兴奋的。对于我们所在的银河系圆盘的观测来说，这些类型的测量已经成为标准，但对于银河系中更遥远、更奇特的部分来说，却是遥不可及的目标。"Rebecca Forsberg总结说："我们可以从这些研究中了解到很多关于我们的银河系是如何形成和发展的信息。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

翘速前进：天文学家解释银河系中心黑洞弯曲时空的方式

翘速前进：天文学家解释银河系中心黑洞弯曲时空的方式 这幅艺术家绘制的插图显示了银河系中心超大质量黑洞和周围物质的横截面。中心的黑色球体代表黑洞的事件穹界，也就是不归点，任何东西，甚至光，都无法从这里逃逸。从侧面看旋转的黑洞，如图所示，周围的时空形状就像一个美式足球。两侧的黄橙色物质代表围绕黑洞旋转的气体。这些物质不可避免地向黑洞坠落，一旦落入足球形状的内部，就会穿过事件穹界。因此，足球形状内、事件视界外的区域被描绘成一个空腔。蓝色圆球表示从旋转黑洞两极射出的喷流。图片来源：NASA/CXC/M.Weiss天文学家称这个巨大的黑洞为人马座 A*（简称 Sgr A*），它距离地球约 26000 光年，位于银河系的中心。黑洞有两个基本特性：质量（重量）和自旋（旋转速度）。确定这两个值中的任何一个，都能让科学家们对任何黑洞及其行为方式了如指掌。自旋测量技术一个研究小组采用了一种新方法，利用 X 射线和无线电数据，根据物质流向和流出黑洞的方式来确定 Sgr A* 的旋转速度。他们发现Sgr A*的旋转角速度即每秒的旋转圈数约为最大可能值的60%，而这是由于物质的运动速度无法超过光速而设定的极限。过去，不同的天文学家使用不同的技术对Sgr A*的旋转速度进行了其他一些估计，结果从Sgr A*完全不旋转到几乎以最大速度旋转不等。新研究的第一作者、宾夕法尼亚州立大学的露丝-戴利（Ruth Daly）说："我们的工作可能有助于解决银河系超大质量黑洞的旋转速度问题。结果表明，Sgr A* 的旋转速度非常快，这很有趣，而且影响深远。"人马座 A* 及其周围区域的钱德拉 X 射线图像。资料来源：NASA/CXC/威斯康星大学/Y.Bai, et al.快速旋转的影响旋转的黑洞在旋转时会拉动"时空"（时间和三维空间的组合）和附近的物质。旋转黑洞周围的时空也会被压扁。从顶部俯视黑洞，沿着黑洞产生的任何喷流桶，时空都是一个圆形。然而，从侧面看旋转的黑洞，时空的形状就像一个足球。旋转速度越快，足球就越扁平。黑洞的自旋可以作为一种重要的能量来源。旋转的超大质量黑洞在提取其自旋能量时会产生准直外流，即狭窄的物质束，如喷流，这就要求黑洞附近至少有一些物质。由于 Sgr A* 周围的燃料有限，这个黑洞近千年来一直相对安静，喷流也相对较弱。然而，这项研究表明，如果斯格拉A*附近的物质数量增加，这种情况可能会改变。人马座 A* 的未来"旋转的黑洞就像发射台上的火箭，"来自加拿大温尼伯马尼托巴大学的合著者宾尼-塞巴斯蒂安说。"一旦物质足够接近，就好像有人给火箭加满了燃料，然后按下了'发射'按钮"。这意味着，将来如果黑洞附近物质的性质和磁场强度发生变化，黑洞自旋的巨大能量的一部分可能会驱动更强大的外流。这种源物质可能来自气体，也可能来自被黑洞引力撕裂的恒星残骸，如果该恒星游荡得离斯格拉A*太近的话。来自密歇根州立大学的合著者梅根-多纳休（Megan Donahue）说："一个星系旋转的中心黑洞所产生的喷流会深刻影响整个星系的气体供应，从而影响恒星形成的速度，甚至影响恒星是否能够形成。在银河系黑洞周围的X射线和伽马射线中看到的'费米气泡'表明，黑洞在过去可能是活跃的。测量我们黑洞的自旋是对这种情况的重要检验。"为了确定 Sgr A* 的自旋，作者使用了一种基于经验的理论方法，即"外流法"，该方法详细说明了黑洞的自旋与其质量、黑洞附近物质的特性以及外流特性之间的关系。准直外流产生无线电波，而黑洞周围的气体盘则产生 X 射线辐射。利用这种方法，研究人员将钱德拉和 VLA 的数据与其他望远镜对黑洞质量的独立估计结合起来，对黑洞的自旋进行了约束。合著者之一、加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的 Anan Lu 说："我们对 Sgr A* 有特殊的看法，因为它是离我们最近的超大质量黑洞。虽然它现在很安静，但我们的工作表明，未来它将对周围的物质产生无比强大的冲击力。这可能发生在一千年或一百万年后，也可能发生在我们有生之年。"银河系中心的超大质量黑洞正在飞速旋转，以至于它把周围的时空扭曲成一个看起来像美式足球的形状。这一结果是利用美国宇航局钱德拉 X 射线天文台（太空中的 X 射线望远镜）和美国国家科学基金会甚大阵列（位于新墨西哥州的射电望远镜阵列）的数据得出的。资料来源：NASA/CXC/A.霍巴特描述这些结果的论文由露丝-戴利（Ruth Daly）领衔撰写，发表在 2024 年 1 月出版的《英国皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。 ... PC版： 手机版：

天文学家发现银河血统近邻星团源自三个"家族"的共同祖先

天文学家发现银河血统近邻星团源自三个"家族"的共同祖先 英仙座阿尔法星团英仙座阿尔法星团的光学图像，来自第二次数字化巡天（DSS-II）。该星团是英仙座阿尔法星系家族中最早形成的星团之一，也是该家族的同名星团。资料来源：ESO/STSCI 数字化巡天 II科林德135星团的光学图像，来自第二次数字化巡天（DSS-II）。该星团是科林德135星族中最早形成的星团之一，也是该星族的同名星团。资料来源：ESO/STSCI 数字化巡天 II由维也纳大学领导的一个国际天文学家小组破译了年轻星团的形成历史，其中一些星团我们可以在晚上用肉眼看到。由维也纳大学的卡梅伦-斯维格姆（Cameren Swiggum）、若昂-阿尔维斯（João Alves）和威斯康星大学怀特沃特分校的罗伯特-本杰明（Robert Benjamin）领导的研究小组报告说，附近大多数年轻星团只属于三个家族，它们源自质量非常大的恒星形成区。这项研究还提供了关于超新星（大质量恒星生命末期的剧烈爆炸）对银河系等星系中巨型气体结构形成的影响的新见解。相关成果最近发表在著名的《自然》杂志上。Messier 6星团Messier 6星团的光学图像，也被称为"蝴蝶星团"，来自第二次数字化巡天（DSS-II）。这个星团是Messier 6家族中最早形成的星团之一，也是该家族的同名星团。资料来源：ESO/STSCI数字化巡天II"年轻星团是探索银河系历史和结构的绝佳工具。通过研究它们在过去的运动以及它们的起源，我们还能对银河系的形成和演变有重要的了解，"这项研究的合著者、维也纳大学的若昂-阿尔维斯（João Alves）说。研究小组利用欧洲航天局（ESA）盖亚（Gaia）任务提供的精确数据和光谱观测结果，追溯了太阳周围约3500光年半径内155个年轻星团的起源。他们的分析表明，这些星团可以分为三个具有共同起源和形成条件的家族。NGC 2451A 星团：NGC 2415A星团的光学图像，来自第二次数字化巡天（DSS-II）。它是Messier 6家族的成员。资料来源：ESO/STSCI数字化巡天II阿尔维斯说："这表明，年轻星团只源自三个非常活跃的大质量恒星形成区。这三个星族以其最著名的星团命名：Collinder 135（Cr135）、Messier 6（M6）和Alpha Persei（αPer）。""这些发现让我们更清楚地了解银河系邻域中年轻的星团是如何相互联系的，就像一个家族的成员或'血缘'，"领衔作者、维也纳大学博士生卡梅伦-斯维格姆（Cameren Swiggum）说。"通过研究这些星团的三维运动和过去的位置，我们可以确定它们的共同起源，并找到银河系中这些各自星团中的第一批恒星在4000万年前形成的区域"。IC 2602 星团IC 2602 星团（又称"南昴宿星团"）的光学图像，来自第二次数字化巡天（DSS-II）。它是英仙座阿尔法星家族的成员。资料来源：ESO/STSCI Digitized Sky Survey II研究发现，在这三个星团家族中一定发生过 200 多次超新星爆炸，向周围环境释放了巨大的能量。作者的结论是，这些能量很可能对当地银河系的气体分布产生了重大影响。斯威格姆解释说："这可以解释超级气泡的形成，即在Cr135家族周围形成的直径为3000光年的巨大气体和尘埃气泡。"IC 2391 星团IC 2391星团的光学图像，也被称为"Omicron Velorum星团"，来自第二次数字化巡天（DSS-II）。它是Messier 6家族的成员。资料来源：ESO/STSCI Digitized Sky Survey II我们的太阳系也位于这样一个气泡之中，即所谓的"本地气泡"（Local Bubble），其中充满了非常稀薄和炽热的气体。"斯维格姆补充说："本地气泡很可能也与三个星团家族之一的历史有关。而且它很可能在地球上留下了痕迹，地壳中铁同位素（60Fe）的测量结果就表明了这一点。"NGC 2547 星团：NGC 2547 星团的光学图像，来自第二次数字化巡天（DSS-II）。它是科林德135星族的成员。图片来源：ESO/STSCI 数字化巡天 II若昂-阿尔维斯说："我们实际上可以把天空变成一台时间机器，让我们追溯银河系的历史。通过破译星团的谱系，我们也能更多地了解我们自己的银河系祖先。未来，若昂-阿尔维斯的团队计划更精确地研究太阳系是否以及如何与银河系中的星际物质相互作用。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：