欧空局/哈勃信息中心 科学家希望在球状星团NGC 6397的中心找到一个中等质量的黑洞,但他们发现了潜伏在那里的小黑洞聚集的证据
来自美国国家航空航天局/欧洲航天局哈勃太空望远镜的新数据导致了对核心坍塌的球状星团中黑洞集合范围的首次测量
这是一个艺术家的印象,是为了想象NGC 6397中心的黑洞浓度而创造的
实际上,这里的小黑洞对于任何现有的或计划中的未来望远镜(包括哈勃)的直接观测能力来说都太小了
据预测,这个核心坍塌的球状星团可能是20多个黑洞的宿主
信用:欧空局/哈勃,北
巴特曼 球状星团是密度极高的恒星系统,其中的恒星紧密聚集在一起
它们通常也非常古老——这次研究的焦点——球状星团NGC 6397,几乎和宇宙本身一样古老
它位于7800光年之外,是离地球最近的球状星团之一
因为它的核非常致密,所以被称为核心坍缩星团
当爱德华多·维特尔和加里·阿
巴黎天体物理研究所的马蒙开始研究NGC 6397的核心,他们希望找到“中等质量”黑洞(IMBH)的证据
这些黑洞比位于大型星系核心的超大质量黑洞小,但比由大质量恒星坍塌形成的恒星质量黑洞大
IMBH是黑洞演化过程中长期寻找的缺失环节,尽管已经找到了一些候选者,但它们的存在与否仍是一个激烈的争论
为了寻找IMBH,维特尔和马蒙分析了星团中恒星的位置和速度
除了欧空局的盖亚空间天文台提供的精确测量恒星位置、距离和运动的固有运动之外,他们还使用了哈勃望远镜几年来对恒星固有运动的先前估计
知道了到星团的距离,天文学家就可以将这些恒星的固有运动转化为速度
“我们的分析表明,在整个球状星团中,恒星的轨道接近随机,而不是系统地呈圆形或非常细长,”马蒙解释说
NGC 6397的图像由2004年7月至2005年6月哈勃高级巡天相机拍摄的一系列观测数据组成
研究小组使用哈勃的广角相机3来测量到星团的距离
信用:美国国家航空航天局,欧洲航天局,和T
棕色和S
Casertano (STScI)
鸣谢:美国航天局、欧洲航天局和日本宇宙航空研究开发机构
安德森(STScI) 维特拉尔补充说:“我们在星团的致密中心区域发现了不可见质量的非常有力的证据,但是我们惊讶地发现这个额外的质量不是点状的,而是延伸到星团大小的百分之几。”
这种看不见的成分只能由大质量恒星的残余物(白矮星、中子星和黑洞)组成,一旦核燃料耗尽,这些恒星的内部区域就会在自身重力的作用下坍塌
在与附近质量较小的恒星发生引力相互作用后,恒星逐渐下沉到星团的中心,导致了小范围的无形质量集中
利用恒星演化理论,科学家们得出结论,大部分看不见的浓度是由恒星质量的黑洞组成的,而不是太暗而无法观察的白矮星或中子星
最近的两项研究还提出,恒星残余,特别是恒星质量的黑洞,可以聚集在球状星团的内部区域
维特拉尔说:“我们的研究是第一个发现,它提供了在一个核心坍塌的球状星团中,似乎是一个主要由黑洞组成的集合的质量和范围。”
“如果没有哈勃数据来约束星团的内部区域,没有盖亚数据来约束外部恒星的轨道形状,我们的分析是不可能的,这反过来又间接约束了内部区域前景和背景恒星的速度,”马蒙补充说,这证明了一个典型的国际合作。
天文学家还指出,这一发现提出了一个问题,即这些在核心坍塌的球状星团中紧密堆积的黑洞的合并,是否可能是激光干涉仪引力波观测站(LIGO)实验最近探测到的引力波的一个重要来源
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