美國 太空總署 哈伯 和 錢德拉望遠鏡 發現 罕見黑洞正在吞噬恆星

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美國 太空總署 哈伯 和 錢德拉望遠鏡 發現 罕見黑洞正在吞噬恆星


美國 太空總署（NASA） 哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）和 錢德拉X射線天文台
（Chandra X-ray Observatory）聯手發現了一個罕見 黑洞（Black Holes） 的新例子。

這個明亮的X射線源名為 NGC 6099 HLX-1，似乎位於一個巨大橢圓星系的緻密星團中。

美國 哈伯望遠鏡（HST）在1990年發射升空，短短幾年後就發現，宇宙中的星系中心可能存在
質量為太陽數百萬甚至數十億倍的超大質量黑洞。此外，星系中還存在著多達數百萬個質量不到
太陽100倍的小黑洞。

這些小黑洞是在大質量恆星生命走到盡頭時形成的。

更難以捉摸的是 中等質量黑洞（IMBH），質量是太陽質量的幾百到幾十萬（100,000）倍。

這種中等質量黑洞（IMBH）規模不大不小，我們通常無法觀測到，因為中等質量黑洞不像超大質量黑洞
那樣吞噬那麼多氣體和恆星，而超大質量黑洞會發出強大的 輻射（Radiation）。

它們必須被捕獲併吞噬時才能被發現。當它們偶爾吞噬一顆不幸的繞行恆星時——天文學家稱之為
潮汐瓦解事件（Tidal disruption event）—  它們會噴出大量的輻射。

《天文物理學雜誌 / Astrophysical Journal》的一項新研究指出，最新的疑似中等質量黑洞（IMBH）在
望遠鏡數據中被發現，正在吞噬恆星。

此黑洞位於 NGC 6099星系的邊緣，距離星系中心約  4萬（40,000）光年。
該星系位於 武仙座（ Hercules），距離我們約 4.5億（450 million）光年。

天文學家首次在美國 錢德拉望遠鏡（Chandra X-ray Observatory）於2009年拍攝的影像中發現了一個
不尋常的X射線源。隨後，他們利用 歐洲太空總署（ESA）的 XMM-牛頓衛星（X-ray Multi-Mirror
Newton）天文台 追蹤了它的演化過程。

「如此極端亮度的X射線源在星系核外非常罕見，可以作為識別難以捉摸的中等質量黑洞的關鍵探測器。
它們代表了恆星質量黑洞和超大質量黑洞之間黑洞演化過程中缺失的關鍵環節，」

台灣 新竹 國立清華大學（National Tsing Hua University）的主要作者 張逸琪 說道。

來自 NGC 6099 HLX-1的X射線輻射溫度高達攝氏 300萬（3 million） 度，與潮汐瓦解事件相符。

美國 哈伯望遠鏡（HST）發現了黑洞周圍存在一小群恆星的證據。

這個星團將為黑洞提供充足的食物，因為恆星之間距離非常近，彼此之間只有幾個光月
（大約 5,000億英里） (about 500 billion miles) 。

疑似中等質量黑洞在 2012年達到最大亮度，隨後持續衰減至2023年。在此期間，光學和X射線觀測
並不重疊，因此這增加了解釋的複雜性。

黑洞可能撕裂了一顆被捕獲的恆星，形成了一個顯示變化的等離子盤，也可能形成了一個
在氣體墜落到黑洞時閃爍的盤。

共同作者、意大利國家天體物理研究所（INAF）的羅伯托·索里亞（Roberto Soria）說道 : 「如果
中等質量黑洞正在吞噬一顆恆星，它需要多長時間才能吞噬恆星的氣體？2009年，HLX-1相當明亮。
然後在2012年，它的亮度增加了約100倍。然後它又下降了，所以現在我們需要觀察它是否會多次爆發，
或者它有一個開始，一個峰值，然後一路下降直至消失。」


黑洞的基石
研究團隊強調，對中等質量黑洞（IMBH）進行研究可以揭示更大的超大質量黑洞最初是如何形成的。
目前有兩種不同的理論。

一種理論認為，中等質量黑洞是透過合併形成更大黑洞的種子，因為大星系透過吞噬較小的星係而成長。
在這些合併過程中，星系中心的黑洞也會成長。哈伯的觀測揭示了一種比例關係：星系質量越大，
黑洞就越大。這項新發現帶來的新圖景是，星係可能存在“衛星中等質量黑洞”，它們圍繞著星系暈運行，
但並不總是落在中心。

另一種理論認為，早期宇宙中暗物質暈中心的氣體雲不會先形成恆星，而是直接坍縮成超大質量黑洞。
美國 太空總署（NASA） 的 詹姆斯韋伯太空望遠鏡（JWST）發現，非常遙遠的黑洞相對於其宿主星系
的質量不成比例地大，這傾向於支持這一觀點。

然而，觀測結果可能傾向於觀測遙遠宇宙中的超大質量黑洞，因為較小質量的黑洞太暗淡，無法被觀測到。

實際上，我們動態宇宙中黑洞的形成方式可能會更加多樣化。在暗物質暈中坍縮的超大質量黑洞的
生長方式可能與 矮星系（Dwarf galaxy）中的黑洞不同，矮星系中的黑洞吸積可能是更常見的生長機制。

「因此，如果我們幸運的話，將會發現更多由於 潮汐瓦解事件 而突然變得明亮到X射線的自由漂浮黑洞。
如果我們能夠進行統計研究，這將告訴我們有多少這樣的中等質量黑洞，它們瓦解恆星的頻率，以及
更大的星係是如何通過聚集較小的星係而成長起來的。」羅伯托·索里亞（Roberto Soria）說道。

挑戰在於，錢德拉 和 XMM-牛頓望遠鏡只能觀測到天空的一小部分，因此它們通常很難發現新的
潮汐瓦解事件（即黑洞吞噬恆星）。

位於智利（Chile）的 維拉·C·魯賓天文台（Vera C. Rubin Observatory）是美國國家科學基金會 和
能源部建造的全天空巡天望遠鏡，可在可見光波段探測到遠至數億光年的此類事件。

哈伯（Hubble） 和 韋伯（JWST）的後續觀測可以揭示黑洞 周圍的星團。

美國 哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）已運作三十餘年，並持續取得突破性發現，
這些發現塑造了我們對宇宙的基本理解。

哈伯望遠鏡（Hubble）是美國太空總署 (NASA) 和歐洲太空總署 (ESA) 的國際合作計畫。

位於美國 馬裡蘭州（英語： State of Maryland）格林貝爾特的 美國太空總署 (NASA) 戈達德太空
飛行中心負責管理該望遠鏡及其任務的運作。

總部位於 丹佛 的 洛克希德·馬丁航太公司 也為 戈達德 的任務運作提供支援。

由美國大學天文研究協會營運的巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所為美國太空總署
負責哈伯望遠鏡的科學運作。

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