soh logo
三個巨大黑洞正在發生碰撞(image credit: X-ray: NASA,Optical: NASA)
三個巨大黑洞正在發生碰撞(image credit: X-ray: NASA,Optical: NASA)

【希望之聲2019年9月26日】(本台記者田喆綜合報導)近期有一個國際天文團隊發現一個質量超大的“怪物黑洞”,約爲太陽的40萬倍,在距離地球大約有2.5億光年的地方。這個黑洞還有自己的“吃飯時間”,大約每隔9小時,就會吞噬周邊的物質,就連科學家亦感嘆說,這是前所未有的發現。另外一個是美國天文學家最近在尋找黑洞的過程中,發現了三個星系與其中央的黑洞正在發生罕見的碰撞。他們相信,這樣的碰撞將會導致一個超級黑洞的形成。

大約每隔9小時“定時吃飯”的黑洞

根據外媒報導指出,此團隊是由NASA歐洲太空總署(European Space Agency,ESA)的科學家們所組成的,據他們所觀察到的數據顯示,該黑洞距離地球約2.5億光年的“GSN 069”星系。它每間隔9小時,就會爆發X射線,且吞噬掉周邊所有的物質,一天大約會有3次,其“食量”大約爲月球質量的4倍,這可說是先前從來沒有偵測到的黑洞大型活動。

科學團隊是透過NASA錢卓拉X射線天文臺(CXO)及ESA的XMM-牛頓衛星觀測發現的。此研究團隊將論文刊登於《自然》雜誌上,該文首席作者、ESA科學家明米紐特(Giovanni Miniutti)表示,這個黑洞的特殊行爲,是前所未有的。所以,不得不創造出一個新的說法來形容它,稱之爲“X射線準週期性噴發”(X-ray Quasi-Periodic Eruptions)。

 活動星系的內部構造(圖片:wiki)
活動星系的內部構造(圖片:wiki)

因爲這個現象是新發現的,所以研究人員就提出一個新的理論,以解釋這種“怪物黑洞”的情形。目前推論出有2種可能性,其中一種是,黑洞周圍吸積盤中的能量逐漸累積,如果能量過多,以致達到不穩定狀態之時,物質就會落入黑洞內,此過程不斷循環;另一種是,黑洞的吸積盤和繞黑洞運行的另一個天體之間,存在着週期性的互相作用。

什麼是吸積盤呢?吸積盤(accretion disc 或 accretion disk)是一種由彌散物質組成的、圍繞中心體轉動的結構(常見於繞恆星運動的盤狀結構)。比較典型的中心體有年輕的恆星、原恆星(protostar)、白矮星、中子星以及黑洞。在中心天體引力的作用下,其周圍的氣體會落向中心天體。假如氣體的角動量足夠的大,以致在其落向中心天體的某個位置處,其離心力能夠跟中心天體的引力相抗衡,那麼,一個類似於盤狀的結構就會形成,這種結構就叫做“吸積盤”。

藉助下面這個視頻,我們來欣賞一下“GSN 069”星系的風采。

三個黑洞“打羣架”

當星系與星系發生碰撞時,星系中央的黑洞也會發生碰撞。美國天文學家最近發現三個星系與其中央的黑洞正在發生罕見的碰撞。

藉由美國國家航空航天局(NASA)的錢德拉X射線天文臺(Chandra X-ray Observatory)等大型望遠鏡,維吉尼亞州喬治梅森大學(George Mason University)的天文學家菲弗(Ryan Pfeifle)與其研究團隊捕捉到這三個黑洞相撞的過程。

菲弗表示,他們原本只是在尋找一些黑洞,卻偶然發現這個驚人的三星繫系統。“對於這樣一個積極餵食超級黑洞的三星繫系統而言,這是迄今發現最強而有力的證據。”

這個系統被命名爲SDSS J084905.51+111447.2(簡稱SDSS J0849+1114),距離地球10億光年之遙。SDSS J084905.51+111447.2系統的三個黑洞正在發生碰撞。

黑洞通常會被氣體和塵埃雲遮蔽,難以通過光學望遠鏡來觀測。但NASA的望遠鏡可以藉由不同波長來觀測天體,例如:紅外線和X射線,所以天文學家得以穿越塵埃辨識出SDSS J0849+1114內的黑洞

菲弗說,藉由這些大型望遠鏡,他們找到一種辨識三個黑洞的新方法。他們希望利用這種方法找到更多的三星繫系統。

天文學家指出,三個黑洞的碰撞,其行爲與兩個黑洞的碰撞不同。三個黑洞的合併會發生得比兩個黑洞的相撞還快。這主要是因爲第三個黑洞可以提供額外的重力來拉動另外兩個黑洞

電腦模擬結果顯示,在發生碰撞的成對黑洞中,16%會在兩者合併之前與第三個黑洞發生互動。而這樣的合併會產生時空的漣漪,名爲重力波(gravitational wave)。

這項研究的報告撰寫人之一、同樣來自喬治梅森大學的天文學家薩特雅帕(Shobita Satyapal)說:“雙重和三重黑洞極其罕見,但這樣的系統確實是星系合併的自然結果,我們認爲這是星系成長和演化的方式。”

上述研究成果發表於《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)上。

下面這個視頻,是SDSS J0849+1114星系在混合模式(composite)和光學模式(optical)下的風采。

(本篇文章和圖片經希望之聲編輯製作,轉載請註明希望之聲幷包含原文標題及鏈接)

責任編輯:李軍