數千萬個小黑洞圍繞著銀河繫心臟處的超大質量黑洞！

來自專欄 博科園

一項新的研究發現成千上萬黑洞可能圍繞著銀河系中心超大質量黑洞。大多數星系中心都有超大質量黑洞，質量是太陽的幾百萬倍。例如在銀河系中心的是人馬座A*，大約有450萬太陽質量。科學家們認為超大質量黑洞形成的一種關鍵方式是將恆星質量的黑洞吞噬，每個黑洞質量相當於幾個太陽。了解這種生長過程是如何運行的，這對於理解它們對星系演化的影響至關重要。

幾十年來天文學家已經研究了多達20000個黑洞，之前的研究預測這些黑洞應該集中在銀河系核心。研究報告的主要作者、紐約哥倫比亞大學天體物理實驗室的聯合主任查克海利說：射手座的周圍環繞著一圈氣體和塵埃，為大質量恆星提供了完美的繁殖地，在它們死後會產生黑洞，此外人馬座A*的強大引力可以拉出這個光環外的黑洞。銀河系是我們唯一能研究超大質量黑洞如何與小黑洞相互作用的星系，因為我們根本看不到它們在其他星系中的相互作用，從某種意義上說，這是我們唯一需要研究這種現象的實驗室。

然而到目前為止，研究人員未能發現如此高密度黑洞群，稱為「密度尖點」。在整個星系中只有大約五十幾個已知的黑洞（10萬光年寬）而在一個只有6光年寬的區域內，這些黑洞的數量應該是1萬到2萬，這是沒有人能夠找得到，沒有多少可信的證據。黑洞吸收任何落入的東西，包括光，使它們很難在黑暗的空間背景中發現。相反為了探測黑洞，科學家們通常會尋找附近的伴星。在這樣的雙星系統中，黑洞可能會撕裂它的夥伴，在過程中釋放出輻射。在過去試圖尋找「密度尖頭」的失敗嘗試集中於尋找強烈x射線爆發，這些x射線被認為來自於所謂的「吸積盤」，即氣體和塵埃「吸積盤」，它們從伴星螺旋上升到黑洞夥伴。

然而這個星系中心距地球約有26000光年，黑洞雙星很少會發射出足夠大的x射線，在銀河系中心這樣的距離上很容易就能看到——可能每100年甚至1000年一次。相反Hailey和他的同事們尋找的是：當雙星相對不活躍時，吸積盤釋放出的更穩定、能量更低的x射線。利用美國宇航局錢德拉x射線天文台的檔案資料，他們在大約1秒的時間內發現了12個這樣的x射線雙星，並在4月5日的《自然》雜誌上詳細報道了這一發現。通過分析這些x射線雙星的性質和空間分布，研究人員推斷出300~500個x射線雙星可能潛伏在銀河系的中心，大約有10000個沒有伴星的孤立黑洞也潛伏在那裡。

海利說：我真的很高興能發現銀河系中心有一群黑洞。這些發現可能也「顯著推進了引力波研究，因為知道一個典型星系中心的黑洞數量有助於更好地預測有多少引力波事件可能與它們相關。天體物理學家需要的所有信息都在銀河系中心。然而對星系核中黑洞數量的估計很複雜，因為星系中心可能有其他x射線源，比如脈衝星。未來的x射線天文台可能能夠區分這些不同種類的x射線源。下一代x射線天文台應該有非常銳利的眼睛，比如錢德拉，但也能探測到銀河系中心更暗的物體。

博科園-科學科普｜文 / Charles Q. Choi / Space