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缺失的环节——中等质量黑洞是否存在？哈勃望远镜找到了可靠的证据。 天文学家已经找到了一场宇宙谋杀案的罪魁祸首的最佳证据：一个“中等质量”的黑洞。它因为撕裂了一颗靠的太近的任性的恒星而暴露了自己的存在。
这个黑洞的质量大约是太阳的50,000倍，小于位于星系中心的超大质量黑洞（太阳质量的一百万或者十亿倍），但是大于由于大质量恒星坍塌形成的恒星质量黑洞。 中等质量黑洞是黑洞演化中长期寻找的一个“缺失的环节”。尽管还有几个中等质量黑洞候选，研究人员认为，这些最新的观测结果是迄今为止宇宙中存在中等大小黑洞最强有力的证据。 通过两个X射线天文台和NASA的哈勃太空望远镜敏锐的视野，我们确定了这只宇宙巨兽的存在。
“中等质量黑洞是非常难以捉摸的物体，所以仔细考虑并排除候选天体的其他解释非常重要的，这就是哈勃望远镜允许我们对我们的候选所做的，”来自新罕布什尔大学的林大成（音译）说，他是这项研究的首席研究员。研究结果发布在2020年3月31日的《天体物理学快报》上。 这个发现的故事像福尔摩斯系列小说，有为了抓住罪犯而一步一步仔细地立案调查的过程。 林大成和他的团队用哈勃望远镜来追踪NASA的钱德拉X射线天文台和ESA（欧洲空间局）的多镜面X射线空间望远镜（XMM牛顿望远镜）的线索。在2006年，这些卫星发现了一个强有力的X射线耀斑，但是他们不能确定它源于我们星系的内部还是外部。研究人员将其归因于一颗接近引力强大的致密物体(如黑洞)后被撕裂的恒星。
令人感到惊讶的是，这个被称作3XMM J215022.4−055108的X射线源，并不处在大质量黑洞通常位于的位置：星系的中心。这使得中等质量黑洞的嫌疑增加了，但首先必须排除x射线耀斑的另一个可能来源:我们银河系中的一颗被加热到非常高的温度后冷却的中子星。 哈勃望远镜定位了X射线源的精确位置。深空高分辨率的图片提供了X射线并非产生于我们星系中的独立源，而是产生于一颗遥远的，位于另一个星系边缘的高密度星团——就是那种天文学家期待能找到中等质量黑洞类型的星系。之前哈勃望远镜的研究已经证明了星系中心黑洞的质量与宿主星系（译注：宿主星系指类星体寄寓于其中的星系。[1]）的中心核球（译注：星系核球指星系中心恒星密集的椭球状区域，典型尺度为几千光年，主要成分是星族II天体。星系核位于其中央。[2]）成正比。换句话说，星系的质量越大，黑洞的质量就越大。
因此，3XMM J215022.4−055108位于的星团可能是一个低质量矮星系的被剥离的核心，该星系由于与当前较大的宿主星系的密切相互作用而受到引力和潮汐的干扰。 中等质量黑洞异乎寻常地难以寻找，这是因为他们比超大质量黑洞更小而，更不活跃；它们没有充足的燃料来源，也没有强大的引力吸引恒星和其他能产生作为指示的X射线的宇宙物质。天文学家需要抓住正在大快朵颐恒星的中等质量黑洞。林大成和他的同事在XMM牛顿望远镜的数据库里到处搜寻，在成百上千条观测记录里寻找一个中等质量黑洞的候选。
“恒星碎片发出的X射线使天文学家估测黑洞的质量相当于50,000个太阳。中等质量黑洞的质量的估测基于X射线的光度和谱形。这比以前对IMBH候选者单独使用x射线光度要可靠得多。”林大成说，“我们之所以可以使用光谱匹配来估测我们中等质量黑洞的质量，是因为它的光谱演化表明它一直处于热光谱状态，这种状态在吸积性恒星质量黑洞中很常见，也很容易理解。” 这个目标已经不是第一次被认为是一个可能中等质量黑洞候选了。在2009年，哈勃望远镜与NASA的雨燕天文台和ESA的XMM牛顿望远镜确定了被认为是中等质量黑洞的东西——位于靠近ESO243-49星系边缘的HLX1。它也位于一个年轻的、大质量的蓝色星团的中心，这个星团可能是一个被剥离的矮星系核心。X射线来自黑洞周围的热吸积盘。“主要的区别在于我们的目标撕裂了一颗恒星，具有作为一个较大黑洞的强有力的证据，而不是如人们担心之前的候选黑洞，包括HLX-1那样，是恒星质量黑洞。”林说。
找到这颗中等质量黑洞打开了寻找黑暗中尚未被搜索到的潜伏着的黑洞可能性的大门，等待着一颗靠得太近的恒星将它们的存在暴露出去。林计划用已经被她的团队证实有效的方法，继续他细致的侦查工作。很多问题尚待回答。中等质量黑洞会长成超大质量黑洞吗？中等质量黑洞从何而来？高密度星团是它们最爱的家园吗？ 哈勃空间望远镜是NASA和ESA（欧洲空间局）的国际合作项目。NASA位于马里兰州，格林贝尔的戈达德航天中心控制着这台望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃望远镜的科学操作。太空望远镜科学研究所是由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为NASA运作的。
横幅图片:这幅插图描绘了一场正在进行的宇宙谋杀。一颗任性的恒星正被一个数万倍太阳质量黑洞的强大引力撕裂。恒星残骸在黑洞周围形成了一个吸积盘。过热气体盘发出的x射线耀斑提醒了天文学家黑洞的位置;否则，它就不为人知地潜伏在黑暗中。这个难以捉摸的物体被归类为中等质量黑洞(IMBH)，因为它的质量比位于在星系中心的巨型黑洞要小得多。IMBHs大多是静止的，因为它们不会吸收那么多的物质，而且很难找到。哈勃的观测提供了证据，证明IMBH位于一个稠密的星团中。星团本身可能是矮星系被剥离的核心。来源:NASA, ESA和D. Player (STScI)
这张哈勃太空望远镜的图像确定了一个中等质量黑洞的位置，它的质量是太阳的50000倍(这使得它比在星系中心发现的超大质量黑洞要小得多)。黑洞名为3XMM J215022.4−055108，用白色圆圈表示。 这种难以捉摸的黑洞类型首次被发现是在恒星被黑洞捕获并摧毁时由热气体发射的x射线爆发中。哈勃望远镜在可见光下精确定位了黑洞的位置。哈勃的深空高分辨率图像显示，这个黑洞位于一个远离我们银河系的高密度星团中。星团位于图像中心的星系附近。图像周围分布着看起来小得多的背景星，包括位于前景中央星系上方的一个正面漩涡星系。这张照片是用哈勃高级巡天照相机拍摄的。 BY: Rob Garner FY: 王蕴菁 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 选文：天文志愿文章组-我可以笑吗 翻译：天文志愿文章组-王蕴菁 审核：天文志愿文章组- 终审：天文志愿文章组-零度星系 排版：天文志愿文章组-零度星系 美观：天文志愿文章组- 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3.原文来自：https://www./feature/goddard/2020/hubble-finds-best-evidence-for-elusive-mid-sized-black-hole 本文由天文志愿文章组-王蕴菁翻译自文章作者Rob Garner的作品，如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除。 注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。 结束，感谢您的阅读与关注 全文排版：天文在线（零度星系） 转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底 |
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