用新方法找出銀河系上億個黑洞,離地球最近者可能不到 3,300 光年

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 05 日 18:57 | 分類 天文 , 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly


我們知道銀河系有上千億顆恆星、行星,但銀河系裡可能有多少個黑洞?日本東京大學的 2 名天文學家指出,事實上可能多達 1 億個,只是我們沒有證據。現在他們提出搜索這些迷失黑洞的新線索:同步輻射,如果理論正確,那麼距離我們最近的黑洞可能不到 3,300 光年。

時至今日,天文學家只敢說銀河系內的黑洞成員有:位於中心的超大質量黑洞人馬座 A*、少數 10 來個在聯星系統發現的恆星黑洞,至於理論上介於恆星黑洞至超大質量黑洞之間的中等質量黑洞,至今都無法拍胸保證宇宙有它們存在。

但無論 NASA 過去推論、還是東京大學天文學家 Daichi Tsuna、Norita Kawasaki 的最新論文說法,都指出整個銀河系可能充斥多達 1 億個孤立黑洞(isolated black holes,IBHs),包括大量恆星黑洞和少數中等質量黑洞,只是它們比位於星系中心的超大質量黑洞還隱密。

這是因為雖然孤立黑洞也會從星際介質吸取塵埃、氣體,但和超大質量黑洞相比,孤立黑洞進食效率低下,引力小而無法吸取足夠物質,以至於環繞黑洞旋轉的吸積盤也不夠強大,發出的輻射(比如 X 射線)無法亮到被現有儀器偵測,因此,靠著搜尋 X 射線源根本找不到這些黑洞。

然而,只要物質被黑洞吸取又吐出,一定會與周圍環境相互作用、強烈碰撞,研究人員認為,物質在撞擊過程會增強磁場、加速電子,使電子發出同步輻射,產生無線電望遠鏡可以探測到的無線電波。假如天文學家可從各種噪音雜訊中篩選出特定訊號,也許就能找到神祕的孤立黑洞。

沒有參與研究的荷蘭萊頓大學天體物理學家 Simon Portegies Zwart,看到這篇論文表示很有趣,他認為搜尋同步輻射將是挖出中等質量黑洞的好方法,位於荷蘭的低頻陣列(LOFAR)或許是目前尋找中等質量黑洞的好工具──雖然這座望遠鏡陣列的靈敏度是個問題。

研究人員則是將希望放在計畫建設的平方公里陣列(Square Kilometer Array,SKA)–—分布於南非、澳洲,由上千個天線組成,有效接收面積可達 1 平方公里,工作波段落在 0.10~30GHz,靈敏度比目前世界最大的電波望遠鏡還要高 50 倍,除有機會發現來自孤立黑洞的無線電波外,搞不好還能精確估計黑洞與我們的距離。

▲ 平方公里陣列示意圖。(Source:SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons

目前距離地球最近的黑洞,是位於 3,300 光年外一個聯星系統的恆星黑洞「A0620-00」,但如果有天我們真的透過同步輻射找到其他孤立黑洞,說不定會驚訝發現它們離地球又更近了些。

這篇新論文尚未經過同行評審,但論文預印本已先發表在《Arxiv》網站供檢閱。

(首圖來源:pixabay

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