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標 題[摘錄]哈柏太空望遠鏡發現黑洞周圍巨大藍星盤的秘密
發信站銘傳築夢別境 (Fri Sep 23 22:25:36 2005)
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哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope,HST)確認在鄰近的仙女座星系(M
31)中,一片困惑了天文學家十餘年的藍光下,隱藏著一個巨大的黑洞。
這片藍光來自一群排列成碟狀的高溫年輕恆星,就像太陽系中的恆星環繞太陽公轉
一樣地繞著黑洞公轉。令天文學家困惑的是:這群像薄餅狀排列的恆星,是如此的
接近巨大的黑洞;在如此高溫的環境,黑洞的潮汐力將撕裂週遭的物質並使之崩解
,要在這兒生成恆星是很困難的。天文學家認為必須觀察更遙遠的活躍星系核心,
才能找到線索。
在發現藍星盤的同時,天文學家也理所當然的注意到存在著黑洞這種猶如裝甲艦的
龐然巨獸。這些跡象幫助天文學家得以在暗物質與黑洞兩者之間作一個選擇,而長
久以來天文學家就懷疑仙女座星系的核心是黑洞。
服務於土桑(Tucson)國家光學天文台(National Optical Astronomy Observatory
,NOAO)的陶德(Tod Lauer)說:「觀察這些恆星,就像看魔術師從帽子中變出兔子
一樣,你知道將會發生什麼,但不知道是如何發生的。」
早在1995年,華盛頓大學的伊凡(Ivan King)和同事們就注意到哈柏望遠鏡拍到的這
片藍光,他認為這是來自單獨的一顆明亮的藍色恆星,或是有異於尋常的高效能源機制
。三年後,當時在加州大學的陶德和Sandra Faber才再度使用哈柏觀察這片藍光,他們
指出這片藍光是一個由藍色星組成的星團。
現在,哈柏新換裝的光譜儀(STIS)揭露出:這群恆星是在200萬年前突然出現的,數
量超過了400顆。這群恆星被緊密的拘束在只有一光年直徑的薄盤(thin disk)內,
而這個薄盤則深埋在早先哈柏曾經觀察到的由年老、低溫、偏紅的恆星組成的一個橢
圓環之中。
天文學家也用STIS測量了這些恆星的速度,他們觀察到這些星光的波長,在環繞黑洞
的路途中是如何被拉長或壓縮。經過計算,這些恆星的速度高達時速360萬公里,也就
是每秒1,000公里。以這種速度,40秒可以環繞地球一周,6分鐘就能到達月球,但在
軌道上繞行黑洞一周,仍需要100年的時間。
這群藍色恆星的生命期,與已有120億年歷史的仙女座星系相比是很短暫的;而現在能
看見這種短命的天體,使我們認為這種恆星形成的機制在過去也曾發生過,未來也會
繼續產生同樣的恆星。但是我們仍然不知道這種恆星會在何處誕生,這依然是個未解
之謎。
只有哈柏的在藍光波段的解析力能這個薄盤,因為在一大群紅色的恆星之中,它是如
此的小和獨特,使我們得以利用它來探索仙女座星系核心的動力機制。STIS獨特的設
計給了我們機會,使我們有能力在銀河之外的任何一個星系觀察到如此接近黑洞的星
光。STIS對仙女座星系精確的觀測,排除了核心是暗物質的爭議,也計算出核心黑洞
的質量高達1.4億個太陽質量,比過去推測的數值高了3倍。
到現在為止,暗星團也被排除在這兩個星系之外:NGC 4528和銀河,這兩個星系都有
黑洞明確存在的特殊的證據。天文學家利用電波望遠鏡觀察到NGC 4258有個水邁射盤
(water maser disk,因水汽受激發而發出的微波輻射所形成的盤狀構造);而我們
的銀河中心因是如此的接近,故能觀察到個別的恆星軌道。仙女座星系是第一個利用
哈柏望遠鏡排除各種其他理論,確認中心是黑洞的星系,而所用的方法與我們發現所
有超重黑洞的技術相同。
參考資料:
http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2005/26/full/,
2005.09.20
* 轉載自臺北天文館
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