纺锤状星系中心黑洞给天文学家带来的难题

谢 诚


【正见网2011年08月26日】

据天文在线2011年8月1日报道,钱德拉X射线天文台首次在X射线波段清晰拍摄到热气体被拽向一个星系中心的超质量黑洞。

“能找到气体被巨大黑洞吸引的如此清晰的证据,令人兴奋,”阿拉巴马大学的王嘉华(Ka-Wah Wong)说。王领导了此项研究,发表在七月二十日的《天体物理学报通信》。



NGC 3115星系中心X射线图像。(图像来源:NASA/CXC/Univ. of Alabama/K.Wong et al)

根据先前赫尔曼∙邦迪(Hermann Bondi)和瑞曼德∙利特勒敦(Raymond Lyttleton)的研究,黑洞在它们的邻近有一个临界点,被称作‘邦迪半径’(Bondi Radius),在此范围内气体将主要被黑洞的引力影响。当气体通过这个极限时,将被挤压,变得更热和更亮,可以测量到。现在从钱德拉德数据中能确定这一变亮的信号,暗示了气体温度升高从大约距黑洞700光年开始。从这可认为这个黑洞大约是太阳尺寸的20亿倍。位于星系NGC 3115,也被称作纺锤状星系的中心,距地球大约三千二百万光年,是这类大尺寸黑洞中距离地球最近的。

新的数据将帮助天文学家理解一对天文物理问题:黑洞如何成长和物质在黑洞的附近如何表现。王补充说:“钱德拉有能力提供了一个独特的机会通过对邻近物体的研究去理解有关黑洞如何捕捉物质。”

基于钱德拉观测到的气体的密度,并作一些理论假设,估计大约等于2%太阳质量的气体被黑洞吸入---大约是40亿亿亿吨。

然而,纺锤状星系的中心本身并不是没有问题。假设能量变成辐射的理论正确,那么NGC 3115的发光是不足的,比理论预计暗淡一百万倍。“天体物理中最主要的谜是在如此大量燃料点亮下,巨大黑洞周围如何保持如此暗淡,”也是来自阿拉巴马大学的此项研究的共同作者吉米∙艾瑞文(Jimmy Irwin)说,“这个黑洞是这个问题的典型代表。”

所以或者关于能量变化率的理论不正确,或者不是所有進入‘邦迪半径’的物质都進入黑洞。解决这个谜有赖于未来的观测,可能更有赖于对现代科学一些条条框框的突破。

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