Galaxy Messier 101中的意外发现

图1。艺术家在M101 ULX-1周围的环境的可视化，显示了具有吸积盘的恒星质量黑洞（前景）。来自Wolf-rayet星（背景）的气体喂黑洞的贪婪胃口。Gemini天文台/ Aura艺术作品由Lynette Cook。

使用Gemini天文台的数据，研究人员发现，一个小的黑洞可以维持一个非常贪婪的食欲，同时以有效和整洁的方式消耗材料 - 以前认为不可能的东西。

观察黑洞在星系中发出的充满活力的X射线源，约有2200万光年可能会改变我们对一些黑洞消耗的思考。结果表明，这种特殊的黑洞，被认为是X射线源的高能量光输出后面的发动机，出乎意料地轻巧，尽管通过巨大的恒星伴侣喂养了慷慨的灰尘和气体，但是它以令人惊讶的是有序的方式吞下这种材料。

“它具有优雅的举止，”中国科学院国家天文观测者的研究团队成员Stephen Justham说。他解释说，这样的轻便，必须在接近他们的理论限制来维持观察到的能量输出的理论限制。“我们认为当小黑洞被推到这些限制时，他们将无法维护这种精致的消费方式，”吉斯坦姆解释说。“我们预计它们在迅速进食时会显示更复杂的行为。显然我们错了。“

令人惊讶的扭曲

X射线源给出高能和低能量的X射线，天文学家分别呼叫硬且软X射线。在似乎是矛盾的情况下，较大的黑洞倾向于产生更柔软的X射线，而较小的黑洞倾向于产生相对更硬的X射线。该来源称为M101 ULX-1，由软X射线主导，因此研究人员预计将找到一个更大的黑洞作为其能源。

然而，在一个令人惊讶的扭曲中，在Gemini天文台上发表的新观察，并在11月28日出版的期刊上，表明M101 Ulx-1的黑洞是在小方面，天体物理学家不明白为什么。

在与黑洞中的理论模型中，软X射线主要来自吸收磁盘（见图），而硬X射线通常由磁盘周围的高能量“电晕”产生。该模型表明，随着吸收速度变得更接近消费的理论极限，电晕的排放强度应该增加。磁盘和电晕之间的相互作用也预期变得更加复杂。

基于本作作品中发现的黑洞的大小，理论上，M101-ULX-1周围的区域应由硬X射线主导，并且显得在结构上更复杂。但是，这不是这种情况。

“有人建议，这让这种低质量的黑洞快速吃掉，并在X射线中明亮地闪耀。但这些机制在中国科学院国家天文学观察区的“领先作者李武”中，这些机制留在发出的X射线谱中。“不知何故这个黑洞，质量只有20-30倍的太阳质量，能够以靠近其理论最大值的速度吃，同时保持相对的平稳。太奇妙了。理论现在需要以某种方式解释发生了什么。“

图2。ULX-1位于M101的螺旋臂附近。M101的图像由X射线（Chandra X射线天文台;紫色），红外线（Spitzzer卫星;红色），光学（哈勃太空望远镜;黄色）和紫外线（Galex卫星;蓝色）。

中间质量黑洞困境

该发现还向天文学家提供了一个打击，希望在M101 ULX-1中找到“中间质量”黑洞的确凿证据。这种黑洞的质量大约在阳光质量100到1000倍之间，将它们放置在正常的恒星 - 质量黑洞和持续在星系中心的滔天超大的黑洞之间。到目前为止，这些物品令人沮丧地难以捉摸，潜在的候选人，但没有广泛接受的检测。超光X射线源（ULXS）是中块黑洞的主要建议隐藏地点之一，而M101 ULX-1是最有前途的竞争者之一。

“希望学习这些物体的天文学家现在必须专注于这类黑洞的间接证据的其他地点，无论是更明亮的”超光线的X射线源或在一些密集的星星内，“解释了密歇根大学的研究团队Joel Bregman。

“许多科学家认为，在M101 ULX-1中有一个中级黑洞的证据，这只是一个时间问题，”刘说。但是，新的双子座调查结果都带走了一些希望解决一个古老的谜题并增加这种恒星 - 质量黑洞如何平静地消耗物质的新鲜神秘面纱。

为了确定黑洞的质量，研究人员在夏威夷Mauna Kea的Gemini北望远镜上使用了Gemini Multi-Encess Spectra，以衡量伴侣的运动。这颗恒星，在黑洞上喂食，是狼 - 林里品种。这样的恒星发出强大的恒星风，从中可以从中汲取材料。本研究还透露，M101 ULX-1中的黑洞可以从恒星的恒星捕获更多的材料，而不是天文学家预期。

M101 ULX-1是超光线，比X射线（来自黑洞吸积盘）和紫外线（来自伴星）的阳光更明亮地闪耀一百万倍。与谢菲尔德大学联合王国的Paul Crowther加入，“虽然这不是曾经发现的第一个狼 - Rayet黑洞二元，但在约2200万光年的距离，它确实设定了一个新的距离记录这样的系统。狼 - 林里星星将在一小部分中死亡，这是为了光线到达我们的一小部分，所以这个系统现在可能是双黑洞二进制。“

“在遥远星系中的M101 ULX-1等物体上学习对象使我们对我们宇宙中对象的普遍性的普遍存在，”Bregman说。“绝对令人惊讶的是，我们有技术可以观察一个明星在这遥远的另一个星系中绕着一个黑洞。”

出版物：刘鹏，等，“令人畏惧的X射线源M 101 ULX-1中的黑洞上的令人困惑的吸积，”2013年11月28日“（2013年11月28日）; DOI：10.1038 / Nature12762

图像：Gemini Observatory / Aura Art作品由Lynette Cook; Chandra X射线天文台，Spitzer卫星，哈勃太空望远镜和Galex卫星