意外发现：哈勃太空望远镜发现了小黑洞的集中

科学家原本希望在球状星团NGC 6397的心脏处发现一个中等质量的黑洞，但相反，他们发现了潜伏在其中的较小黑洞集中的证据。来自NASA / ESA哈勃太空望远镜的新数据导致对核心塌陷的球状星团中黑洞集合的范围进行了首次测量。

球状星团是非常密集的恒星系统，其中恒星紧密地聚集在一起。它们通常也很老-本研究的重点球状星团NGC 6397几乎与宇宙本身一样古老。它位于距离地球7800光年的地方，使其成为距离地球最近的球状星团之一。由于其非常密集的核，因此被称为核心塌陷的簇。

这个古老的恒星珠宝盒，被称为NGC 6397的球状星团，在成千上万颗恒星的光芒下闪闪发光。天文学家使用NASA / ESA哈勃太空望远镜测量了星团在7800光年以外的距离。NGC 6397是距离地球最近的球状星团之一。星团的蓝星快要寿终正寝了。这些恒星用尽了氢燃料，使它们发光。现在，他们正在将氦气转化为能量，这些能量在更高的温度下融合并呈现蓝色。发出红色光芒的是红色巨星，这些红色巨星消耗了氢燃料并扩大了大小。无数的白色小物体包括像我们的太阳这样的恒星。该图像由2004年7月至2005年6月使用哈勃望远镜的高级调查相机拍摄的一系列观测结果组成。研究小组使用了哈勃的广角相机3来测量到星团的距离。

巴黎天体科学研究所的Eduardo Vitral和Gary A. Mamon着手研究NGC 6397的核心时，他们期望找到“中等质量”黑洞（IMBH）的证据。它们比位于大星系核心的超大质量黑洞小，但比由大质量恒星坍塌形成的恒星质量黑洞大。IMBH是黑洞演化中长期寻求的“缺失环节”，尽管已经发现了一些候选物质，但它们的存在却受到了激烈的争论（例如，参见[1]）。

球状星团NGC 6397的地面图像。

为了寻找IMBH，Vitral和Mamon分析了星团恒星的位置和速度。他们使用ESA盖亚空间天文台提供的适当运动准确地测量了恒星的位置，距离和运动，而此前的估计来自恒星经过几年的哈勃影像[2]估计[2]，而GaA天文台提供了适当的运动。星。知道到星团的距离可以使天文学家将这些恒星的正确运动转化为速度。

“我们的分析表明，恒星的轨道在整个球状星团中几乎是随机的，而不是系统地呈圆形或非常细长，”马蒙解释说。

“我们发现了非常有力的证据，证明该星团的密集中心区域存在不可见的质量，但是我们惊讶地发现，这种额外的质量不是点状的，而是扩展到了星团大小的百分之几，” Vitral补充说。

这种看不见的成分只能由大质量恒星的残余物（白矮星，中子星和黑洞）组成，这些恒星的核燃料一旦耗尽，其内部区域就会在重力作用下坍塌。与附近较小质量的恒星发生引力相互作用后，恒星逐渐沉入星团的中心，导致可见质量集中的程度很小。利用恒星演化理论，科学家们得出结论，大部分看不见的浓度是由恒星质量的黑洞构成的，而不是白矮星或中子星，它们太微弱而难以观察。

科学家原本希望在球状星团NGC 6397的心脏处发现一个中等质量的黑洞，但相反，他们发现了潜伏在其中的较小黑洞集中的证据。来自NASA / ESA哈勃太空望远镜的新数据导致对核心塌陷的球状星团中黑洞集合的范围进行了首次测量。

最近的两项研究还提出，恒星残留物，尤其是恒星质量的黑洞，可能会填充球状星团的内部区域。

Vitral说：“我们的研究是首次发现在核心塌陷的球状星团中似乎是黑洞集合的质量和程度的发现。”

此处显示的是球状星团NGC 6397周围的区域。

“如果没有哈勃数据约束星团内部区域和盖亚数据约束外星的轨道形状，那么我们的分析将是不可能的，这反过来又间接地约束了外星中前景星和背景星的速度。内蒙地区”，Mamon补充说，这是国际合作的典范。

天文学家还注意到，这一发现提出了一个问题，即这些紧密堆积的黑洞在核心塌陷的球状星团中的合并是否可能是最近由激光干涉仪引力波天文台（LIGO）实验检测到的引力波的重要来源。

参考：“ NGC 6397是否包含中等质量的黑洞或更弥散的内部子集群？”由Eduardo Vitral和Gary A.Mamon撰写，2021年2月11日，天文学和天体物理学。
10.1051/0004-6361/202039650

笔记

2020年，来自NASA / ESA哈勃太空望远镜的新数据为迄今为止的中型黑洞提供了最有力的证据。正确的运动描述了天体在空中运动的速度。本研究的哈勃数据由A.Bellini提供，他测量了22个球状星团（包括NGC 6397）中130万颗恒星的正确运动。