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研究:并非所有星系中心都有超大质量黑洞 — 等级 B2 — an artist's impression of a black hole in the sky

研究:并非所有星系中心都有超大质量黑洞CEFR B2

2025年12月15日

改编自 U. Michigan, Futurity CC BY 4.0

照片: Aman Pal, Unsplash

等级 B2 – 中高级
5 分钟
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密歇根大学牵头的团队在《The Astrophysical Journal》上发表研究,基于美国宇航局Chandra X射线天文台二十多年累积的观测,分析了超过1600个星系的资料。研究样本横跨很大质量范围,从质量超过银河系十倍以上的巨型星系,到质量不到银河系几个百分点的矮星系;银河系的质量约为60亿个太阳的质量。

结果显示,矮星系中只有约30%很可能含有超大质量黑洞;相比之下,与银河系类似的大质量星系中,黑洞存在比例超过90%。许多大质量星系中心出现明亮的X射线源,这是物质落入黑洞时受热而发出的典型信号。相反,质量小于3亿个太阳质量的较小星系通常缺乏这些明确的X射线信号。

研究人员分析后认为,两种因素同时起作用:较小黑洞本身吸积物质较少,所以X射线更暗淡,但这一项不足以完全解释观测到的信号短缺。额外的短缺说明许多低质量星系可能根本没有中心黑洞。这一结论对黑洞起源有重要提示,支持由巨大气体云直接塌缩形成大种子黑洞的设想,而非仅由大质量恒星坍缩后逐步长大。

  • 研究可被未来计划于2035年的激光干涉太空天线(LISA)进一步检验。
  • 但大型任务的资助不确定性可能影响后续观测和验证工作。

难词

  • 超大质量黑洞位于星系中心、质量极大的致密天体
  • 矮星系由较少恒星和物质组成的较小天体系统
  • 吸积物质被天体引力吸入并落入中心的物质
  • 直接塌缩气体云在自身重力下迅速收缩的过程
  • 激光干涉太空天线用于在太空中探测引力波的探测器
  • 资助不确定性项目资金是否能到位的不稳定状况

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讨论问题

  • 如果证据支持大种子黑洞由巨大气体云直接塌缩形成,这对我们理解黑洞起源有何影响?请说明理由。
  • 文中提到资助不确定性可能影响后续观测与验证。你认为这种不确定性会带来哪些具体困难?
  • 除了LISA,你能想出哪些观测方法或证据可能帮助判断矮星系是否含有中心黑洞?请给出一两个例子并说明原因。

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