pi 70億光年外傳來超級大爆炸，8顆太陽質(zhì)量瞬間消失，細節(jié)令科學(xué)家困惑( 七 ) 天文學(xué)家|太陽|pi|引力波|恒星

析，人們依然可以得到很強的相關(guān)性，同樣呈對數(shù)線性關(guān)系。這很可能揭示了動力學(xué)系統(tǒng)演化中的某種普適性質(zhì)。

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球狀星團 (globular cluster) 可以由上百萬顆恒星因引力束縛而形成的球狀體系。本光學(xué)圖片是球狀星團杜鵑座47（NGC 104），被認為中心存在一個2200倍太陽質(zhì)量的黑洞，但對該星團中的射電脈沖星的長期觀測數(shù)據(jù)似不支持黑洞存在。丨圖源：Dieter Willasch (Astro-Cabinet)第二類是極亮X射線源（Ultraluminous X-ray Sources，簡稱“ULXs”），這類天體亮度超過10^39 erg/s（相當于1秒鐘釋放的能量大于10^32J——約20億億個原子彈釋放的能量），遠遠超過一般銀河系X射線雙星的亮度，并且不在星系動力學(xué)中心。究其本源，一種可能的解釋就是中等質(zhì)量黑洞存在，原因在于它的亮度超過恒星級黑洞的愛丁頓極限（Eddington limit），而恒星級黑洞的愛丁頓極限也就在10^39 erg/s量級。所謂愛丁頓極限是指恒星或吸積盤理論上所達的最大亮度，此時光子向外的輻射壓力與物質(zhì)引力平衡。如果亮度更高，即輻射壓更強，則物質(zhì)吸積停止，輻射壓力向外驅(qū)動物質(zhì)形成星風(fēng)會把恒星外層吹走，對吸積盤來說也不再有吸積過程，因此也就不存在黑洞了。
另一方面，天文學(xué)家也排除了射線源是超大質(zhì)量黑洞。主要原因在于它不在星系中心，否則在形成過程中會與中心的超大質(zhì)量黑洞相互引力吸引，最終并合，可是根本沒有發(fā)現(xiàn)到這一過程應(yīng)釋放出的強烈信號。通過實測與模擬，慢慢吞噬物質(zhì)的中等質(zhì)量黑洞成為合理的解釋，比如恒星黑洞雙星系統(tǒng)，黑洞吸積恒星的物質(zhì)；或是在極端情況下快速吸積物質(zhì)的恒星級質(zhì)量黑洞。不過后來更多的觀測顯示，許多著名的ULX更有可能是脈沖星。

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NGC 5408 X-1的藝術(shù)想象圖。該源曾被認為是中等質(zhì)量黑洞最佳候選者，由中等質(zhì)量黑洞和恒星組成的雙星系統(tǒng)。丨圖源：NASA第三類，也是目前最有希望找到中等質(zhì)量黑洞的是矮星系（Dwarf galaxy）中心。相較于銀河系的數(shù)千億恒星，矮星系的規(guī)模顯得渺小許多，大概組成從數(shù)千到幾十億顆恒星不等。既然已經(jīng)能確定星系中心都擁有超大質(zhì)量黑洞，那么矮星系中心會有個頭小一點的黑洞嗎？通過不斷觀測分析，天文學(xué)家認為確實是有的。
2006年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個強烈的X射線耀斑（被命名為3XMM J215022.4?055108），當時還不能確定來自我們銀河系內(nèi)還是系外，理論表明可能是一顆恒星靠近引力強大的致密天體后被吞噬所導(dǎo)致X射線爆發(fā)，或者是銀河系內(nèi)的一顆中子星，正處于爆發(fā)后的冷卻階段。今年3月，美國新罕布什爾大學(xué)林達成團隊發(fā)表最新的結(jié)果，他們利用哈勃望遠鏡找出了它的確切方位，射線源來自銀河系外一個致密的星團，可能是一個低質(zhì)量矮星系的核心。他們利用哈勃和XMM-牛頓衛(wèi)星同時進行了光學(xué)和X射線波段的觀測，排除了射線源是中子星的可能。射線源最佳解釋是一個5萬倍太陽質(zhì)量的黑洞。美國航空航天局（NASA）宣稱，這是哈勃空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)中等質(zhì)量黑洞的最佳證據(jù)。

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哈勃空間望遠鏡的高級巡天相機拍下了射線源的位置，白色圓圈標記了3XMM J215022.4?055108所在位置。丨圖源：NASA/ESA/D. Lin此前天文學(xué)家在透鏡狀星系ESO 243-49邊緣發(fā)現(xiàn)過一個周期性爆發(fā)的X射線源，亮度高達到10^42 erg/s，因此得名HLX-1（Hyper-Luminous X-ray source 1 - 超亮x射線源 1）。此前認為HLX-1是一個500倍太陽質(zhì)量的黑洞，位于一個藍色致密矮星系（BCD galaxy，由大量年輕的大質(zhì)量恒星組成，呈現(xiàn)藍色）的中心，該星系與大星系ESO 243-49碰撞并合導(dǎo)致矮星系的恒星被黑洞吞噬，導(dǎo)致X射線爆發(fā)。后來我國學(xué)者分析了6年的雨燕空間衛(wèi)星（Neil Gehrels Swift Observatory）的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從爆發(fā)的規(guī)律分析推測可能是雙星系統(tǒng)，其中包含一個幾千倍太陽質(zhì)量的黑洞。

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哈勃空間望遠鏡-寬視場望遠鏡3所攝。白色圓圈里面的藍色小點即ESO 243-49，HLX-1所在位置丨圖源：NASA/ESA中等質(zhì)量黑洞的候選者不少，可是難見真身，畢竟除了引力波的相對直接探測，黑洞只能通過周圍星體運動或吸積釋放的X射線、噴流等間接觀測。
“夜空中最亮的星，能否聽清……”《流浪地球》的片尾曲，唱盡了人的孤獨，也唱出宇宙無垠，而且有科學(xué)道理。關(guān)于黑洞的各種問題，只待未來更多觀測事件才能告訴我們相對確切的答案。

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