黑洞也可以群居球状星团中心积聚着许多的黑洞

2021-11-06 09:18 作者:天文在线 0人读过 | 我要投稿

球状星团中心积聚着许多黑洞

天文学家观察了附近的球状星团NGC6397，发现它的中心可能有数十甚至数百个较小的黑洞，而不是在其核心中有单个的大黑洞。

黑洞在银河系、恒星以及其他天体的诞生与生命中扮演着重要的角色，我们知道两种类型的黑洞，一种是具有恒星质量，质量是恒星质量的几倍到几十倍，当大质量量的恒星爆炸时产生；另一种是特大质量黑洞，其质量是其质量是太阳的十万倍到百万倍不等，位于宇宙中心的位置。

两者之间的质量相差巨大。因此天文学家认为还有第三种黑洞，称为中等质量黑洞（或者IMBHs），其质量位于100到十万倍太阳的质量之间，填补了中间的空缺。但问题在于，这类黑洞存在的证据非常稀少。仅能找到少部分的痕迹，包括当他们将恒星撕碎时，当他们逃离矮星系中心时或者甚至当他们组成或者动摇时空构造时。

一个地球观察站显示球状星团NGC6397

我们可以在球状星团中寻找他们，这些大概有成百上千个恒星组成的星团，通过它们之间相互的引力捆绑在一起。它们之间的距离只有十几光年，所以非常紧密。

这意味着，在星团中的恒星一直会与其他的恒星擦肩而过，而当它们这样做时，一种非常有趣的现象会发生：两者中质量大的会向星团中心更靠近，而质量轻的那一个就会向外移动。循环往复多次之后，这意味着大量的大质量恒星会聚集在星团核心。

在星团核心自然能够形成一个中等质量黑洞，一个大质量恒星在消亡过程中会融入另外一个恒星，当它非常靠近另一个恒星的核心时就会爆炸，形成一个相当大质量的黑洞，然后它又会在靠近其他恒星或黑洞时被吞噬，形成一个中等质量黑洞。或者可能是一个常规质量黑洞向其中心塌陷，最终它们融合成单个的中等质量黑洞。

球状星团NGC6397的中心是成百上千的恒星。

另一方面，也非常可能在星团的核心处有非常多的更小的恒星质量的黑洞并环绕着一些暗天体，比如白矮星和中子星，所有星体生命的终点是，散布到比中等质量黑洞的体积大很多的空间里。

然而找到这实际的证据还是非常难的。其中一种方法是观察星团中的天体。他们都围绕着集合的中心，如果那里有单个的黑洞，它们绕行的方式会跟那里有一个更大更复杂的小黑洞的集合有轻微的不同。

然而，这需要对星团中的星体非常精准的观测测量，并且目前为止都是不切实际的。有两位天文学家曾经接受过这项任务。他们观察NGC6397，天坛星的球状星团，这是距离地球第二近的球状星团，在距离地球7800光年之外，因此星体的运动更容易观测。它非常放松，天文学家用这个奇怪的术语来描述星团中的星体，它们有很长的时间、很多的机会与彼此相互作用，这么大量的星体会向其中心坍落。他们通过哈勃空间望远镜、盖亚空间望远镜和非常大的望远镜来观察这些星体是如何移动，并计算它们的轨迹。

然后它们在计算机上运行了多个数学模型来看如果在NGC6397中有一个中等质量黑洞的话轨道是什么样的，并与有一团黑洞进行对比。

他们发现这其中非常可能有一个中等质量黑洞，质量大概是500到650倍太阳的质量。然而他们的轨道计算数据可以印证这一结论，但是实际来说这是不太可能的，当黑洞融合成一个大黑洞时他们会以引力波的形式爆炸出一股能量。这会像球拍一样给将要产生的黑洞一个助力，给它非常大的速度。他们发现任何质量小于1000倍太阳质量的物体都会吸收足够的能量然后完全离开这个星团。