【博科園-科學(xué)科普-留言評論有驚喜哈】球狀星團(tuán)因其外形類似球形而得名。由成千上萬甚至數(shù)十萬顆恒星組成，外貌呈球形，越往中心恒星越密集。球狀星團(tuán)里的恒星平均密度比太陽周圍的恒星密度高數(shù)十倍，而它的中心附近則要大數(shù)萬倍。同一個(gè)球狀星團(tuán)內(nèi)的恒星具有相同的演化歷程，運(yùn)動(dòng)方向和速度都大致相同，它們很可能是在同時(shí)期形成的。它們是銀河系中最早形成的一批恒星，有約100億年的歷史。
星團(tuán)ngc3201圍繞一個(gè)黑洞旋轉(zhuǎn)的概念圖，其質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的四倍。圖片版權(quán)：ESO/L. Cal?ada
自17世紀(jì)首次觀察到球狀星團(tuán)以來，天文學(xué)家就一直著迷于球狀星團(tuán)。這些球狀星團(tuán)是宇宙中最古老的恒星系統(tǒng)之一，可以追溯到早期宇宙，那時(shí)星系剛剛開始生長和演化。這樣的星系團(tuán)圍繞著大多數(shù)星系的中心軌道運(yùn)行，已知超過150個(gè)星系僅屬于銀河系。其中一個(gè)星團(tuán)被稱為ngc3201，它位于Vela南部，距離大約16300光年。
最近一個(gè)天文學(xué)家小組在智利的帕拉爾天文臺(tái)使用了ESO的超大望遠(yuǎn)鏡(VLT)，研究了這個(gè)星團(tuán)，并發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的現(xiàn)象。
根據(jù)他們發(fā)布的研究，這個(gè)星團(tuán)似乎有一個(gè)黑洞嵌入其中。這項(xiàng)研究發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上，標(biāo)題是“球狀星團(tuán)ngc3201中一個(gè)分離的恒星質(zhì)量黑洞候選體”。這項(xiàng)研究由喬治-奧古斯特大學(xué)的本杰明·吉斯?fàn)栴I(lǐng)導(dǎo)，包括利物浦約翰摩爾斯大學(xué)、倫敦瑪麗女王大學(xué)、萊頓天文臺(tái)、天體物理和空間科學(xué)研究所、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和萊布尼茲天體物理研究所(AIP)。
研究團(tuán)隊(duì)依靠VLT上的多單元光譜探測儀器來觀察ngc3201。這種儀器的獨(dú)特之處在于它允許天文學(xué)家同時(shí)測量數(shù)千顆遙遠(yuǎn)恒星的運(yùn)動(dòng)。在觀察過程中研究小組發(fā)現(xiàn)，其中一顆星團(tuán)的恒星以每小時(shí)幾百公里的速度被拋出（在一段167天的時(shí)間內(nèi)）。正如Giesers在ESO新聞稿中解釋的那樣：它的軌道是完全看不見的，它的質(zhì)量是太陽的四倍多——這只能是一個(gè)黑洞，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)在球狀星團(tuán)中通過直接觀察它的引力。
這一發(fā)現(xiàn)相當(dāng)出人意料，這是天文學(xué)家第一次能夠探測到球狀星團(tuán)中心的一個(gè)不活躍的黑洞——這意味著它目前沒有吸積物質(zhì)，也沒有被熾熱的氣體盤包圍。他們還可以通過測量黑洞周圍的恒星運(yùn)動(dòng)來估計(jì)黑洞的質(zhì)量，從而推斷出黑洞的巨大引力。根據(jù)觀測到的特性，快速移動(dòng)的恒星的質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的0.8倍，黑洞的質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的4.36倍。這是在“恒星質(zhì)量黑洞”類別中，這類恒星的質(zhì)量超過了中子星的最大質(zhì)量，但小于超大質(zhì)量黑洞(SMBHs)存在于大多數(shù)星系的中心。
這一發(fā)現(xiàn)意義重大，不僅因?yàn)檫@是天文學(xué)家第一次觀測到球狀星團(tuán)中的恒星質(zhì)量黑洞。此外這也證實(shí)了科學(xué)家們幾年來一直在懷疑的事情，這要?dú)w功于最近對球狀星團(tuán)的無線電和x射線研究以及對重力波信號的檢測。這表明在球狀星團(tuán)中黑洞比之前認(rèn)為的更常見。直到最近人們還認(rèn)為幾乎所有的黑洞都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)從球狀星團(tuán)中消失，而這樣的系統(tǒng)根本不存在！發(fā)現(xiàn)是首次直接發(fā)現(xiàn)球狀星團(tuán)中恒星質(zhì)量黑洞的引力效應(yīng)。
這一發(fā)現(xiàn)有助于理解球狀星團(tuán)的形成和黑洞和雙星系統(tǒng)的演化——在理解引力波源的背景下至關(guān)重要。這個(gè)發(fā)現(xiàn)也很重要，因?yàn)楹诙春颓驙钚菆F(tuán)之間的關(guān)系仍然是一個(gè)神秘的，但非常重要的關(guān)系。由于他們的高質(zhì)量、緊湊的體積和巨大的年齡，天文學(xué)家相信星系團(tuán)在宇宙的歷史進(jìn)程中產(chǎn)生了大量的恒星質(zhì)量黑洞。因此這一發(fā)現(xiàn)可以告訴我們許多關(guān)于球狀星團(tuán)、黑洞和引力波事件起源的信息。
知識：科學(xué)無國界，博科園-科學(xué)科普
參考：ESO, MNRAS
