天文学家准确测量银河M82中的黑洞

星系Messier 82的这张图片是钱德拉X射线天文台，哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的数据合成。中等质量黑洞M82 X-1是插图中最亮的物体，大约在银河中心附近2点钟。

来自马里兰大学的一组天文学家已经精确地测量了M82星系中的黑洞，发现这大约是我们太阳质量的400倍。

宇宙上有许多黑洞，以至于无法一一统计。仅在我们的银河系中可能就有1亿个这些吸引人的星体。几乎所有的黑洞都可以归为两类之一：大的和巨大的。天文学家知道，黑洞的质量约为太阳质量的10倍至100倍，是垂死的恒星的残留物，而超质量的黑洞则是太阳质量的100倍以上，它居住在大多数星系的中心。

但是像沙漠中的绿洲一样散布在整个宇宙中的是一些明显更神秘的黑洞。这些中等质量的黑洞范围从太阳质量的一百倍到几十万倍不易测量，以至于有时甚至对它们的存在也存在争议。关于它们如何形成鲜为人知。一些天文学家质疑它们的行为是否像其他黑洞一样。

现在，一组天文学家已经成功地精确测量了一个黑洞，从而证实了这个黑洞的存在。在距地球1200万光年的银河系中，黑洞的质量约为太阳质量的400倍。这项由马里兰大学天文学研究生Dheeraj Pasham和两位同事共同完成的发现于8月17日在线发表在《自然》杂志上。

UMD天文学教授之一的合著者Richard Mushotzky说，有问题的黑洞是此类星体的正好大小。

“这个范围内的物体是所有黑洞中最少的，” Mushotzky说。“天文学家一直在问，这些物体存在还是不存在？它们的性质是什么？到目前为止，我们还没有足够的数据来回答这些问题。”Mushotzky说，虽然研究小组研究的中等质量黑洞不是第一个测量的，但它是第一个如此精确测量的黑洞，“将其确立为此类黑洞的引人注目的例子。”

黑洞是空间中包含质量如此密集的区域，甚至没有光也无法逃脱其重力。黑洞是看不见的，但是天文学家可以通过追踪它们在其他物体上的引力来找到它们。被拉入黑洞的物质围绕在它周围，就像风暴碎片在龙卷风中心盘旋一样。当这些宇宙物质摩擦在一起时，会产生摩擦和产生光，从而在宇宙最亮的物体之间形成黑洞。

自1970年代以来，天文学家已经观察到数百个他们认为是中等质量黑洞的天体。但是他们无法测量自己的体重，因此无法确定。“由于难以理解的原因，这些物体抵制了标准的测量技术，” Mushotzky说。

Pasham，将获得博士学位。于8月22日在UMD进行的天文学研究，聚焦于Messier 82（大熊座星系）中的一个天体。梅西82是我们最接近的“星暴星系”，正在形成年轻的恒星。从1999年开始，美国国家航空航天局（NASA）卫星望远镜钱德拉（Chandra）X射线天文台从Messier 82探测到了明亮的，标称M82 X-1的物体的X射线。包括Mushotzky和NASA戈达德太空飞行中心的合著者Tod Strohmayer在内的天文学家都怀疑该物体是一个中等质量的黑洞，但对其质量的估计尚不足以证实这一点。

在2004年至2010年之间，NASA的Rossi X射线定时资源管理器（RXTE）卫星望远镜观测了M82 X-1约800次，记录了由该物体发射的X射线颗粒。Pasham绘制了每个序列中X射线的强度和波长，然后将这些序列缝合在一起并分析了结果。

在围绕可疑黑洞的物质中，他发现了两个重复的耀斑。耀斑表现出光脉冲的节奏模式，一种每秒发生5.1次，另一次每秒发生3.3次–或3：2的比率。

Mushotzky说，这两个光的振荡就像是两个灰尘微粒粘在转盘上旋转的黑胶唱片的凹槽中一样。如果振动是音乐节拍，它们将产生特定的切分节奏。想一想拉丁语风格的波萨诺瓦新星，或披头士乐队的《白色专辑》中的音乐

“芥末先生在公园里睡觉，在黑暗中刮胡子，试着节省纸张。”

在音乐中，这是3：2的节拍。天文学家可以使用3：2的光波来测量黑洞的质量。该技术已用于较小的黑洞，但以前从未应用于中等质量的黑洞。

Pasham使用该振荡估计M82 X-1是太阳质量的428倍，给出或获得105个太阳质量。他没有提出关于此类黑洞如何形成的解释。他说：“我们需要先通过观察确认它们的存在。”“现在理论家可以开始工作了。”

尽管罗西望远镜不再使用，但美国宇航局计划在两年内发射一种新的X射线望远镜，即中子星内部成分探测仪（NICER）。Pasham将于8月下旬开始在NASA Goddard担任博士后研究职位，他已经确定了NICER可能探索的六个潜在的中等质量黑洞。

这项工作是基于由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理和控制的罗西X射线定时探索器（RXTE）进行的观察。本文内容不一定反映NASA或Goddard太空飞行中心的观点。

出版物：Dheeraj R. Pasham等人，“ M82星系中的一个400太阳质量的黑洞”，《自然》，2014年； doi：10.1038 / nature13710

图像：美国宇航局/ H。冯等。