天文学家寻找中型黑洞

此图像中的洋红色斑点在称为NGC 1313的螺旋星系或Topsy Turvy星系中显示了两个黑洞。两个黑洞都属于超发光X射线源或ULX类。洋红色的X射线数据来自NASA的核能光谱望远镜阵列，并叠加在数字化天空勘测的可见图像上。ULX由黑洞组成，这些黑洞会主动吸收或馈入从伙伴恒星吸入的物质。天文学家正试图找出为什么ULX会在X射线下如此明亮地发光的原因。NuSTAR在NGC 1313上获得的新的高能X射线数据有助于缩小ULX中黑洞的质量：更靠近银河系中心的黑洞约为太阳的70到100倍。另一个黑洞可能较小，约为30太阳质量。Topsy Turvy星系位于网状星群内约1300万光年。图片来源：NASA / JPL-Caltech / IRAP

在两项新研究中，天文学家检查了Circinus星系和螺旋星系NGC 1313中的黑洞，以寻找中型黑洞的证据。

黑洞可能很小，其质量仅是我们太阳的10倍，甚至是巨大的，其质量相当于太阳高达100亿个。黑洞也中等大小吗？NASA的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）正忙着检查可能属于拟议中型类别的一类黑洞。

帕萨迪纳加州理工学院的多米尼克·沃尔顿说：“究竟如何形成中等大小的黑洞仍然是一个悬而未决的问题。”“一些理论认为，它们可以通过反复合并而形成密集，密集的恒星团，但仍有许多问题需要解答。”

最大的黑洞被称为超大质量，统治着银河系的心脏。这些黑洞的巨大重力将物质拖向它们，迫使物质加热并释放出强大的X射线。小小的黑洞点缀着银河系的其余部分。它们是在比我们的太阳还大的坍塌，垂死的恒星的挤压下形成的。

介于这两个极端之间的中等大小的黑洞的证据可能来自称为超光X射线源或ULX的物体。这些是成对的物体，其中的黑洞会像正常的恒星一样繁茂地进食。进食过程与超大质量黑洞周围的过程有些相似，但并不那么麻烦。此外，ULX位于整个星系中，而不位于核心。

ULX发出的X射线的辉光太大，无法成为典型的小黑洞的产物。这些证据和其他证据表明，这些物体的质量可能是中间的，是我们太阳质量的100到10,000倍。另外，一种解释可能是某种涉及黑洞的极端积聚或“进给”的奇异现象。

此图像中的洋红色斑点在称为NGC 1313的螺旋星系或Topsy Turvy星系中显示了两个黑洞。两个黑洞均属于超发光X射线源或ULX类别。图片来源：NASA / JPL-Caltech / IRAP

NuSTAR与其他望远镜一起对ULX进行了更仔细的研究。它提供了聚焦高能X射线对这些物体的第一眼观察，有助于更好地估计它们的质量和其他特征。

在沃尔顿及其同事被接受发表在《天体物理学杂志》上的一篇新论文中，天文学家偶然发现了一个ULX，该ULX在很大程度上没有引起人们的注意。他们研究了这个物体，它位于1300万光年远的Circinus螺旋星系中，不仅与NuSTAR一起，而且还与欧洲航天局的XMM-牛顿卫星一起。来自NASA的钱德拉（Chandra），斯威夫特（Swift）和斯必泽（Spitzer）太空望远镜以及日本的朱雀（Suzaku）卫星的档案数据也用于进一步研究。沃尔顿说：“我们到了这个物体的城镇，观察了各个时期和波长。”

结果表明，所讨论的黑洞大约是太阳质量的100倍，正好位于中小黑洞之间的边界。

在另一份被《天体物理学杂志》接受的论文中，法国天体物理学研究所和研究所的Matteo Bachetti及其同事研究了NGC 1313中的两个ULX，这是一个被称为“ Topsy Turvy星系”的螺旋星系，距离地球也有1300万光年。

这些是已知的研究最好的ULX之一。使用NuSTAR进行的一次查看显示，黑洞与中等大小的黑洞模型不匹配。结果，研究人员现在认为两个ULX都带有小的恒星质量的黑洞。据估计，其中一个物体在其尺寸类别中很大，太阳质量为70至100。

Bachetti说：“这些物体可能是超发光的，因为它们会以很高的速率吸收物质，而不是因为它们的尺寸。”“如果那里有中等质量的黑洞，那么它们就可以很好地躲避我们。”

NuSTAR是由加州理工学院（Caltech）领导的小型探索者任务，由位于美国加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室管理，用于NASA在华盛顿的科学任务委员会。该航天器是由弗吉尼亚州杜勒斯的轨道科学公司制造的。它的仪器是由包括加州理工学院在内的一个财团制造的。 JPL；加州大学伯克利分校；纽约哥伦比亚大学；美国国家航空航天局（NASA）的戈达德太空飞行中心，马里兰州格林贝尔特；丹麦的丹麦技术大学；劳伦斯·利弗莫尔国家实验室，加利福尼亚利弗莫尔； ATK航空系统公司（位于加利福尼亚州Goleta）并得到了意大利航天局（ASI）科学数据中心的支持。

NuSTAR的任务运营中心位于加州大学伯克利分校，ASI提供的赤道地面站位于肯尼亚的马林迪。考察团的推广计划位于加利福尼亚州罗纳特公园的索诺玛州立大学。NASA的探索者计划由Goddard管理。JPL由加州理工学院（Caltech）为NASA管理。

出版物：印刷中

研究报告的PDF副本：

用NuSTAR观测到的马戏团郊区的超发光和可变超发光X射线源超发光X射线源NGC 1313 X-1和X-2：用NuSTAR和XMM-Newton进行的宽带研究

图片：NASA / JPL-Caltech / IRAP