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用新方法找出银河系上亿个黑洞,离地球最近者可能不到 3,300 光年

2024-11-01 205


我们知道银河系有上千亿颗恒星、行星,但银河系里可能有多少个黑洞?来自日本东京大学的 2 名天文学家指出,事实上可能多达 1 亿个,只是我们没有证据。现在他们提出搜索这些迷失黑洞的新线索:同步辐射,如果理论正确,那么距离我们最近的黑洞可能不到 3,300 光年。

时至今日,天文学家们只敢说银河系内的黑洞成员有:位于中心的超大质量黑洞人马座 A*、少数 10 来个在联星系统中发现的恒星黑洞,至于理论上介于恒星黑洞~超大质量黑洞之间的中等质量黑洞,至今都无法拍胸保证宇宙中有它们的存在。

但无论是 NASA 过去的推论、还是东京大学天文学家 Daichi Tsuna、Norita Kawasaki 的最新论文说法,都指出整个银河系内可能充斥多达 1 亿个孤立黑洞(isolated black holes,IBHs),包括大量恒星黑洞和少数中等质量黑洞,只是它们比位于星系中心的超大质量黑洞还要隐密。

这是因为虽然孤立黑洞也会从星际介质中吸取尘埃、气体,但和超大质量黑洞相比,孤立黑洞进食效率低下,引力小而无法吸取足够物质,以至于环绕黑洞旋转的吸积盘也不够强大,其所发出的辐射(比如 X 射线)无法亮到被现有仪器侦测,因此,靠着搜寻 X 射线源根本找不到这些黑洞。

然而,只要物质被黑洞吸取又吐出,一定会与周围环境相互作用、强烈碰撞,研究人员认为,物质在撞击过程中会增强磁场、加速电子,使电子发出同步辐射,产生无线电望远镜可以探测到的无线电波。假如天文学家可以从各种噪音噪声中筛选出特定讯号,也许就能找到神秘的孤立黑洞。

没有参与研究的荷兰莱顿大学天体物理学家 Simon Portegies Zwart,看到这篇论文表示很有趣,他认为搜寻同步辐射将是挖出中等质量黑洞的好方法,位于荷兰的低频阵列(LOFAR)或许是目前寻找中等质量黑洞的好工具──虽然这座望远镜阵列的灵敏度是个问题。

研究人员则是将希望放在计划建设中的平方公里阵列(Square Kilometer Array,SKA)–—分布于南非、澳洲,由上千个天线组成,有效接收面积可达到 1 平方公里,工作波段落在 0.10–30GHz,灵敏度比目前世界上最大的电波望远镜还要高 50 倍,除了有机会发现来自孤立黑洞的无线电波外,搞不好还能精确估计黑洞与我们的距离。

▲ 平方公里阵列示意图。(Source:SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons)

目前距离地球最近的黑洞,是位于 3,300 光年外一个联星系统中的恒星黑洞“A0620-00”,但如果有天我们真的透过同步辐射找到了其他孤立黑洞,说不定会惊讶发现它们离地球又更近了些。

这篇新论文尚未经过同行评审,但论文预印本已先发表在《Arxiv》网站供检阅。

  • Black hole shock: Millions of hidden black holes are slowly draining the Milky Way
  • Millions of Black Holes Are Hiding in Our Galaxy. Here’s How Astronomers Plan to Find Them.

(首图来源:pixabay)

延伸阅读:

  • 26 篇论文同步释出,挖出宇宙原野 30 万个隐藏星系
  • 科学家观测到稀有黑洞撕裂恒星,或可成最有力中等质量黑洞候选人
  • 银河中心附近疑有中等质量黑洞,超大质量黑洞解谜又进一步
  • 理论证实!天文学家首度发现小黑洞群围绕着银心巨兽
2019-08-06 01:09:00

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