迄今最小超大质量黑洞被发现或源自黑洞种子

因为黑洞不发射任何能探测到的东西,所以我们对黑洞知之甚少。其中,最令人费解的是超大质量黑洞,其质量是太阳质量的数百万到数十亿倍。

既然黑洞是由一颗巨大的死亡恒星的核心形成的,那么这个超大质量的巨兽是如何变得如此庞大的呢?一个新的发现或许可以帮助我们找到一些备受关注的答案。

在一个 1.1 亿光年之外的矮星系中,天文学家刚刚发现了迄今为止他们所见过的最小的超大质量黑洞之一。 Mrk 462星系中心的“怪物”只有太阳质量的20万倍。

达特茅斯学院的天文学家杰克·帕克说:“Mrk 462 中的这个黑洞是超大质量黑洞中最小的一个。众所周知,这样的黑洞很难找到。”

它的发现表明,超大质量黑洞(至少其中有部分)是从质量不到太阳质量 100 倍的恒星质量种子中生长出来的,而不是形成之初就已经很大并且越来越大

在早期宇宙中发现了许多超大质量黑洞,这是根植于恒星质量模型的难题之一。在大爆炸后的短时间内,很难调和恒星核心的微小种子和巨大的超大质量黑洞的生长。

另一种可能是,在早期宇宙中,巨大而致密的气体云和尘埃直接坍缩成比太阳质量大几万倍的更大黑洞,从而创造了一个更大的起点,超大质量黑洞可以从中生长。

这给了我们一种梳理出每种情况的可能性的方法,因为直接坍塌模型是一个罕见的过程。这意味着,与恒星种子模型相比,包含超大质量黑洞的矮星系相对较少。

不过,这里有一个问题。在矮星系中很难看到核心黑洞。在较大的星系中,天文学家可以利用中心恒星的轨道来推断中心的黑洞,但矮星系太小太暗,无法做到这一点。

另一种方法是寻找非常明亮的高能辐射,比如X射线。这表明,一个黑洞正在积极地吸积物质,将其加热到疯狂的温度,从而爆发出高能量的光。

研究人员正是这样做的,他们使用钱德拉X射线天文台来研究8个矮星系,光学数据表明,这些星系可能隐藏着一个活跃的超大质量黑洞。只有mrk462显示出了一个正在吞噬的超大质量黑洞的X射线特征,该黑洞的质量约为太阳的20万倍。

但也有一些特别的东西。高能X射线与低能X射线的比值表明,黑洞被厚厚的尘埃云遮蔽或“掩埋”了。这可能会将结论推向恒星种子这种情况

达特茅斯学院的天文学家瑞安·希考克斯表示:“因为埋在地下的黑洞比暴露的黑洞更难被发现,所以,发现这个例子可能意味着有更多的矮星系有类似的黑洞。”

最近的研究表明,这可能是事实。在过去的几年里,天文学家一直在矮星系和矮星系的残骸中寻找难以捉摸的中量级黑洞。这也支持了超大质量黑洞或许能够从恒星质量的种子快速生长的观点。

随着我们科技的进步,或许我们可以期待发现更多以前没有被发现的黑洞婴儿。

这位天文学家总结道:“虽然我们不能仅仅从一个例子中得出一个强有力的结论,但这一结果应该会鼓励对埋藏在矮星系中的黑洞进行更广泛的搜索。我们对可能学到的东西感到兴奋。”

这项研究已在美国天文学会第 239 次会议上被提出。