X射线望远镜发现流浪黑洞的证据

2016-10-10 07:31:14　来源: cnbeta网站举报

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（原标题：X射线望远镜发现流浪黑洞的证据）

摘要：天文学家使用NASA的钱德拉X射线天文台和欧洲航天局（European Space Agency，ESA）的XMM牛顿望远镜X射线天文台，发现了一颗极端明亮的X射线变源，该X射线源位于其母星系中心的外侧。这个奇特的天体有可能是一个来自落入大星系的小星系中的流浪黑洞。天文学家认为，拥有10万到100亿倍太阳质量的超大质量黑洞存在于大多数星系的中心。也有证据表明，存在所谓的中等质量黑洞，其质量稍小，在100到10万倍太阳质量之间。

（图一）来源：X射线：NASA/CXC/UNH/D.Lin等；可见光：NASA/STScI

这两种类型的天体在一个星系和另一个具有大质量黑洞的星系碰撞、并合之后，可以在远离前者星系中心的位置被找到。由于后者星系中的恒星、气体和尘埃在前者星系中运动，后者的黑洞也会随着运动。

（图二）透镜状星系GJ1417+52

一项新的研究报告发现了这样一个位于透镜状星系SDSS J141711.07+522540.8（简称GJ1417+52）边缘的“流浪黑洞”，它位于地球45亿光年之外。这个天体，称为XJ1417+52，是在对一个叫做扩展格罗斯条带（Extended Groth Strip）的特殊区域的长期观测中，结合了XMM牛顿望远镜和钱德拉天文台在2000到2002年间获取的数据发现的。它极大的亮度显示它可能是一个约10万倍太阳质量的黑洞，如果假设其周围物质的辐射压力和受到引力相平衡的话。

图片中（图一）的主图显示了一幅来自哈勃太空望远镜的大视场可见光图像。这个黑洞和它的寄主星系位于左上角的方框中。位于左侧的小插图包含了哈勃望远镜对GJ1417+52的特写。在这幅插图中，用圆圈标出了一个在星系北边缘的点状源，它可能与XJ1417+52相关。

右侧的小插图是用紫色表示的钱德拉天文台拍摄的XJ1417+52的X射线图像，覆盖了哈勃望远镜特写图的相同区域。这是一个点源，没有看到扩展的X射线发射的证据。

基于钱德拉和XMM牛顿的观测显示，XJ1417+52的X射线输出很高，以至于天文学家将这个天体划分为“过亮X射线源”（HLX）。这类天体在X射线波段的光度比恒星黑洞大1万到10万倍，比超亮X射线源（ULX）大10到100倍。

XJ1417+52的光度峰值是至今看到的最亮的流浪黑洞的大约10倍。它还比流浪黑洞上一个最远距离的纪录保持者遥远10倍。

这类黑洞的明亮的X射线辐射来自于物质落入其中的过程。XJ1417+52的X射线在2000到2002年间达到了峰值亮度。这个源在后来钱德拉天文台和XMM牛顿望远镜2005，2014和2015年的观测中都没有被探测到。总体上看，该源的X射线亮度在2000到2015年间至少下降了14倍。

该发现的作者从理论上分析，2000至2002年间所观测到的X射线爆发是在一颗恒星距离黑洞太近时被潮汐力撕裂时发生的。恒星的一些气体残骸在落向黑洞时被加热而在X射线波段变得明亮，导致了X射线辐射的尖峰出现。

哈勃图像中的可能与XJ1417+52相关联的可见光目标源的位置和亮度显示，黑洞可能曾经属于一个并入了更大的GJ1417+52星系的小星系，这个小星系剥离掉了大部分恒星，但却留下了中心的黑洞和其周围的恒星。如果这个观点是正确的，那么哈勃图像中所看到的点源就是黑洞周围的恒星。

Dacheng Lin（新罕布什尔大学）和同事撰写的一篇描述该结果的论文发表在了天体物理学期刊上，并可以在线获取。