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科学家成功观测银河系中心黑洞

http://www.sina.com.cn  2008年09月05日 09:15  新浪科技

  新浪科技讯 北京时间9月5日消息,据英国《每日电讯报》报道,美国科学家日前称,他们最近采用一种名为“甚长基线干涉测量法”的新技术,用比以往更短的波长对银河系中心的“人马座A*”进行了观测,结果首次观测到了位于银河系中心的黑洞。

  从银河系中心的黑洞边缘到地球的距离大约为2.5万光年。由于距离太远,天文学家不得不采用当今世界最高精度的观测设备。位于夏威夷、亚利桑那和加利福尼亚的多台天文望远镜参与了黑洞观测任务。天文学家们综合各望远镜的信号来探测黑洞的物理运动规律。一般认为,在许多星系中心都存在一个特大质量的黑洞。这种特大质量的黑洞又由许多相对较小的黑洞合并而成,或是由星系内的星体增大和气体膨胀而形成。银河系也不例外。银河系中心位于“人马座A*”,是一个高深莫测的无线电波源,同时也是红外线和X射线源。因此,天文学家们相信这些射线肯定与黑洞有关,在银河系中心肯定存在一个特大质量的黑洞,其质量大概相当于太阳质量的400万倍。科学们试图证实,当物质进入“人马座A*”周围空间时到底发生了什么。

  美国麻省理工学院希普-多莱曼博士通过一种“甚长基线干涉测量法”技术,采用比以往更短的波长对“人马座A*”进行了观测。而且,多台天文望远镜进行信号组合,其实相当于一台独立的虚拟高倍望远镜的功能。多莱曼认为,使用这种技术可以更好地观测银河系中心的黑洞。这个黑洞辐射的能量看起来好象比地球更大。多莱曼解释,“在最靠近黑洞的区域,极端的重力对光线形成一种极强的透镜效果。重力弯曲了光线的照射方向,就像透镜折射光线一样。这样造成的结果就是黑洞周围辐射均衡区域会扩大,而且会比实际要大。”

  关于黑洞的概念,长期以来人类一直都是在假设、推测,认为它们是一个密度极高的实体,其重力可以防止任何物体逃离它们的控制。但人类从未最终证实黑洞的存在。天文学家们一般都是通过测量光线辐射的方法研究黑洞。多莱曼说,现通过对这一发光区域大小的测量,为黑洞的存在提供新的重要证据。虽然“人马座A*”已发现了30多年,但最新的观测结果首次对黑洞的大小有了相对定量的认识。美国哈佛-史密森天体物理中心乔纳森-温特罗伯博士介绍,“我们一直在观测黑洞边界的大小。”然而,观测到的“人马座A*”直径却比预期的黑洞边界直径要小。这表明,“人马座A*”可能并非处于黑洞的中心,更可能的是处于边缘地带。

  研究人员根据哈勃望远镜拍摄的照片,和设在智利的南双子星天体光谱仪的观测数据推算,半人马座中心的恒星的运行速度高于预测值。据此推算,除了可见的恒星外,星团中心还应存在一个中等大小的黑洞,其质量等于4万个太阳。在此之前,科学家们仅在该区域发现过一个中等黑洞--位于仙女座星系中的G1球状星团。研究人员认为,这一结果表明,黑洞的质量是连续的。存在从超大质量,到中等质量,到小恒星质量的各种黑洞。此前天文学家一直缺少存在中型黑洞的证据,这一发现有助于更新对黑洞形成机制的理解。研究人员们还猜测,半人马座也许不是星团,而是一个失去了外层恒星的矮星系。比起一般的旋转球状星团,它转得更快;形状高度扁平;而且它包含不同世代的恒星,而球状星团一般只包括同一代的衰老恒星。

  研究人员进一步模拟了中等质量黑洞与球状星团中富含的小质量黑洞的合并,发现即使每个球状星团最初只有一个中等质量黑洞,合并形成的新黑洞也仅有30%会留在原来的星团中。霍利—伯科尔曼说,按照最大胆的估计,目前仅有不到2%的球状星团中还有中等质量黑洞。银河系中共有200个球状星团,如果它们其中都孕育了至少一个中等质量黑洞,那么可能已有100多个黑洞摆脱了星团的束缚而游荡在银河系的各个角落,等待着送上门来的星云、恒星和行星来美美地大餐一顿。但研究人员表示,这些游荡的黑洞不会对地球造成威胁,因为它们形成的威胁地带仅有几百公里的半径。(刘妍)

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