銀河系可能有第二個超大質量黑洞?

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 19 日 9:35 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


我們知道銀河系中心潛伏著超大質量黑洞人馬座 A *(Sgr A *),但它可能不孤單,最近一篇新研究指出,人馬座 A* 身邊可能還藏著一個較小的黑洞伙伴,質量約太陽的 10 萬倍以內。

每個星系中心都有一個超大質量黑洞已是科學界共識,質量可達太陽質量的數百萬~數十億倍──但天文學家至今仍在研究為什麼星系中心會出現超大質量黑洞,其中一個主流理論是超大質量黑洞可能成對出現。

事實上,成對的超大質量黑洞在宇宙中應該很常見,而假如星系中心黑洞真的成對繞著彼此旋轉,就代表星系的中心鎖定在雙黑洞引力中,由於黑洞各自干擾周遭軌道的恆星,將改變恆星的軌道;換句話說,一顆恆星在繞著一對超大質量黑洞公轉一圈之後,將不會精確回到原本的位置。

加州大學洛杉磯分校天體物理學家 Smadar Naoz 團隊表示,我們可以透過超大質量黑洞對與周圍恆星之間的引力相互作用,來預測恆星下一步將發生什麼事,然後將預測模型與實際觀測結果進行比較,從中檢視科學家有否漏掉什麼訊息。

在人馬座 A* 周遭,有顆名為 S2 的恆星每 16 年繞行黑洞一圈,被天文學家翻來覆去研究透徹,Smadar Naoz 指出,假如人馬座 A* 身邊有個質量大於太陽 10 萬倍的超大質量黑洞,它將對 S2 恆星軌道產生明顯影響,但顯然目前觀測表明,S2 恆星只受人馬座 A* 影響。

但如果是質量小於太陽 10 萬倍的黑洞呢?Smadar Naoz 說,那它可能存在,且改變 S2 恆星軌道的力量可能沒那麼輕易就能探測到。

然而第二個超大質量黑洞若真實存在,將改變愛因斯坦廣義相對論的預期結果,去年有其他天文團隊才利用 S2 恆星與人馬座 A*,驗證了廣義相對論的預測,萬一下個 16 年科學家探測到疑似第二超大質量黑洞的影響,比如恆星軌道方向異常變化,可想屆時將引發一番轟動。

我們可以透過兩兩超大質量黑洞相互作用釋放的重力波來尋找,只不過這種重力波頻率極低,LIGO-Virgo 探測器可能探測不到,但 NASA 計畫中第一座放在外太空的重力波天文台──演化雷射干涉太空天線(Evolved Laser Interferometer Space Antenna,eLISA)探測器,將有機會大展身手,幫助天文學家釐清銀河系中心的黑洞究竟孤獨一人還是有伴。

(首圖為黑洞示意圖,來源:NASA

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