中型黑洞

中型黑洞，中型黑洞可以容納質(zhì)量為太陽(yáng)的100到10000倍的物質(zhì)，美國范德比爾特大學(xué)的物理學(xué)和天文學(xué)助理教授凱利·霍利－伯克爾曼與同事利用復雜的計算機模型，推算出了中等質(zhì)量黑洞與球狀星團里的大量小質(zhì)量黑洞合并后可能發(fā)生的情況，這種合并可能產(chǎn)生出成百上千個(gè)中型黑洞，合并所產(chǎn)生的力量可能使這些中型黑洞以最快每秒4000公里的速度彈出球狀星團，即使模擬得到的平均速度每秒200公里也比一般天體的逃逸速度高很多，這意味著(zhù)球狀星團中任何一次這樣的黑洞合并都會(huì )使新黑洞逃離原來(lái)的棲息地，因為球狀星團的逃逸速度還不到每秒100公里。

美國天文學(xué)家不久前通過(guò)計算機模擬研究發(fā)現，銀河系里可能有成百上千個(gè)中型黑洞逃離了其原先所在的星團，獨立于任何恒星系，伺機吞噬路過(guò)它們附近的恒星和行星。天文學(xué)家認為，這些黑洞由球狀星團（由恒星群組成的古老球形星團）中的黑洞合并后形成。由于它們的引力半徑很小，只有幾百公里，所以無(wú)法對距離它們極其遙遠的地球造成威脅，但可能吞沒(méi)\”誤入\”其引力范圍的星云、恒星和行星。黑洞是一種體積極小、質(zhì)量極大的天體，在它的強大引力作用下，其自身的光都無(wú)法向外逃逸。因此，黑洞不能被直接看到，只能依據黑洞對附近恒星等的引力作用和黑洞輻射，間接探測其存在。

宇宙中已知的黑洞主要有超巨黑洞和小質(zhì)量黑洞兩類(lèi)。超巨黑洞一般存在于星系的中心，質(zhì)量達到太陽(yáng)的數百萬(wàn)倍甚至數十億倍。小質(zhì)量黑洞的質(zhì)量與太陽(yáng)基本處于一個(gè)數量級，據認為主要由質(zhì)量相當于太陽(yáng)10倍左右的恒星發(fā)生超新星爆炸后形成?？茖W(xué)界曾為兩種黑洞之間是否還有“中間類(lèi)型”爭論了多年。美國天文學(xué)家曾于2002年宣布，在飛馬星座的ｍ15球狀星團區域觀(guān)測到兩個(gè)中等質(zhì)量黑洞存在的跡象。近年來(lái)的ｘ射線(xiàn)觀(guān)測也發(fā)現了它們存在的證據。

中型黑洞

當天文學(xué)家研究“輕量級”和“重量級”的黑洞已有數十年之久的時(shí)候，有關(guān)“中型”黑洞存在的證據卻越難越得到，但是現在美國國家航空和航天管理局（nasa）的戈達德（goddard）太空飛行中心的天文學(xué)家們在銀河系ngc 5408號星云發(fā)現了x射線(xiàn)，這意味著(zhù)科學(xué)家首次發(fā)現“中型”黑洞。戈達德太空飛行中心的天體物理學(xué)家特德斯特梅耶（tod strohmayer）說(shuō)到中型黑洞可以容納質(zhì)量為太陽(yáng)的100到10000倍的物質(zhì)。我們已經(jīng)在銀河系的的中心觀(guān)測到重型黑洞，在我們自己的星系中也觀(guān)測到了繞恒星運動(dòng)的輕型黑洞的情況，但是發(fā)現中型黑洞對我們來(lái)說(shuō)還是個(gè)難題。

某些附近包含強烈光線(xiàn)的星系人們稱(chēng)之為ultraluminous x-ray sources（ulxs）。他們放出的能量似乎比任何已知的由恒星供能的變化過(guò)程要多，但是又比活動(dòng)星系中心放出的能量要少，這些活動(dòng)星系包含了數百萬(wàn)倍于太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。馬里蘭大學(xué)的天體物理學(xué)家理查莫索基（richard mushotzky）說(shuō)ulxs是中型黑洞非常好的候選者，在銀河系ngc 5408號星云發(fā)現的一個(gè)尤為有趣。這個(gè)星系距離人馬座星群1580萬(wàn)光年。在2006年和2008年，莫索基和斯特梅耶利用歐洲太空總署的環(huán)軌道運行的牛頓天文臺（xmm-newton ）的觀(guān)測設備研究了被稱(chēng)作ngc 5408 x-1星系的根源。

牛頓天文臺偵測到了天文學(xué)家們稱(chēng)之為“擬周期振蕩（quasi-periodic oscillations）”的現象。“擬周期振蕩”是一種由星系中某些巨大物質(zhì)周?chē)奈e盤(pán)(accretion disk)中的大量熱氣而產(chǎn)生的近似常規的閃動(dòng)，這種閃動(dòng)的速率要比那些我們從星團狀黑洞中看到的慢100倍。但是在x射線(xiàn)方面，ngc 5408 x-1由于同樣的原因要勝過(guò)別的星團狀黑洞。 根據振動(dòng)的時(shí)機和放射現象的特點(diǎn)，莫索基和斯特梅耶得出了這樣的結論——ngc 5408 x-1星系包含有1000到9000個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)。這一研究成果刊登在10月1日出版的天體物理學(xué)雜志（the astrophysical journal）上。

斯特梅耶鑒于這樣大的物質(zhì)，那些我們看不到的黑洞表面的直徑應該有3800到34000英里。如果ngc 5408 x-1星系確實(shí)積極的吸收氣體來(lái)滿(mǎn)足其巨大規模的x射線(xiàn)放射現象，那么這種物質(zhì)很有可能是從按軌道運行的恒星中流入黑洞的。這種現象在人類(lèi)所處星系中的星團狀黑洞中是很典型的。

中型黑洞

斯特梅耶已經(jīng)獲得了nasa的威夫特衛星（swift satellite）的幫助，威夫特衛星將幫助其搜尋那些將幫助標志ngc 5408 x-1星系的施主性恒星（donor star）軌道的各種微妙的x射線(xiàn)。斯特梅耶解釋只有威夫特衛星可以同時(shí)保證x射線(xiàn)成像的敏感度和搜尋計劃的時(shí)間靈活性，這兩樣對搜尋計劃很有幫助。從2008年4月開(kāi)始這項搜尋計劃開(kāi)始到現在，威夫特衛星每周都會(huì )數次將它攜帶的x射線(xiàn)望遠鏡對準ngc 5408 x-1星系進(jìn)行搜索。

威夫特衛星每隔115.5天就會(huì )偵測到輕微的x射線(xiàn)的起伏變化，如果這確實(shí)是一顆恒星活動(dòng)的軌道周期，那么它肯定是一顆超大的恒星——其質(zhì)量大約是太陽(yáng)質(zhì)量的三到五倍。該學(xué)術(shù)理論已被公眾肯定，將發(fā)表在未來(lái)一期的天體物理學(xué)雜志上。威夫特衛星的偵測范圍僅僅覆蓋了4條環(huán)形軌道，所以偵測活動(dòng)還將繼續以確定x射線(xiàn)調制的軌道性質(zhì)。愛(ài)荷華大學(xué)的菲利普卡特（philip kaaret ）稱(chēng)天文學(xué)家們研究ngc 5408 x-1星系已經(jīng)很久了，就是因為它是中型黑洞的無(wú)二人選之一。菲利普從無(wú)線(xiàn)電波長(cháng)的角度聯(lián)合其他研究課題研究該項目，他表示這些研究結果告訴我們在靠近黑洞的地方正在發(fā)生什么，同時(shí)也為這個(gè)黑洞具有不同一般的巨大規模增添了強有力的佐證。