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标 题[摘录]哈柏太空望远镜发现黑洞周围巨大蓝星盘的秘密
发信站铭传筑梦别境 (Fri Sep 23 22:25:36 2005)
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哈柏太空望远镜(Hubble Space Telescope,HST)确认在邻近的仙女座星系(M
31)中,一片困惑了天文学家十余年的蓝光下,隐藏着一个巨大的黑洞。
这片蓝光来自一群排列成碟状的高温年轻恒星,就像太阳系中的恒星环绕太阳公转
一样地绕着黑洞公转。令天文学家困惑的是:这群像薄饼状排列的恒星,是如此的
接近巨大的黑洞;在如此高温的环境,黑洞的潮汐力将撕裂周遭的物质并使之崩解
,要在这儿生成恒星是很困难的。天文学家认为必须观察更遥远的活跃星系核心,
才能找到线索。
在发现蓝星盘的同时,天文学家也理所当然的注意到存在着黑洞这种犹如装甲舰的
庞然巨兽。这些迹象帮助天文学家得以在暗物质与黑洞两者之间作一个选择,而长
久以来天文学家就怀疑仙女座星系的核心是黑洞。
服务於土桑(Tucson)国家光学天文台(National Optical Astronomy Observatory
,NOAO)的陶德(Tod Lauer)说:「观察这些恒星,就像看魔术师从帽子中变出兔子
一样,你知道将会发生什麽,但不知道是如何发生的。」
早在1995年,华盛顿大学的伊凡(Ivan King)和同事们就注意到哈柏望远镜拍到的这
片蓝光,他认为这是来自单独的一颗明亮的蓝色恒星,或是有异於寻常的高效能源机制
。三年後,当时在加州大学的陶德和Sandra Faber才再度使用哈柏观察这片蓝光,他们
指出这片蓝光是一个由蓝色星组成的星团。
现在,哈柏新换装的光谱仪(STIS)揭露出:这群恒星是在200万年前突然出现的,数
量超过了400颗。这群恒星被紧密的拘束在只有一光年直径的薄盘(thin disk)内,
而这个薄盘则深埋在早先哈柏曾经观察到的由年老、低温、偏红的恒星组成的一个椭
圆环之中。
天文学家也用STIS测量了这些恒星的速度,他们观察到这些星光的波长,在环绕黑洞
的路途中是如何被拉长或压缩。经过计算,这些恒星的速度高达时速360万公里,也就
是每秒1,000公里。以这种速度,40秒可以环绕地球一周,6分钟就能到达月球,但在
轨道上绕行黑洞一周,仍需要100年的时间。
这群蓝色恒星的生命期,与已有120亿年历史的仙女座星系相比是很短暂的;而现在能
看见这种短命的天体,使我们认为这种恒星形成的机制在过去也曾发生过,未来也会
继续产生同样的恒星。但是我们仍然不知道这种恒星会在何处诞生,这依然是个未解
之谜。
只有哈柏的在蓝光波段的解析力能这个薄盘,因为在一大群红色的恒星之中,它是如
此的小和独特,使我们得以利用它来探索仙女座星系核心的动力机制。STIS独特的设
计给了我们机会,使我们有能力在银河之外的任何一个星系观察到如此接近黑洞的星
光。STIS对仙女座星系精确的观测,排除了核心是暗物质的争议,也计算出核心黑洞
的质量高达1.4亿个太阳质量,比过去推测的数值高了3倍。
到现在为止,暗星团也被排除在这两个星系之外:NGC 4528和银河,这两个星系都有
黑洞明确存在的特殊的证据。天文学家利用电波望远镜观察到NGC 4258有个水迈射盘
(water maser disk,因水汽受激发而发出的微波辐射所形成的盘状构造);而我们
的银河中心因是如此的接近,故能观察到个别的恒星轨道。仙女座星系是第一个利用
哈柏望远镜排除各种其他理论,确认中心是黑洞的星系,而所用的方法与我们发现所
有超重黑洞的技术相同。
参考资料:
http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2005/26/full/,
2005.09.20
* 转载自台北天文馆
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