【博科园-科学科普】在银河系的中心，存在着被称为人马座A *的超大质量黑洞(SMBH)。这个巨大的黑洞的直径约为4400万公里，质量超过400万个太阳。几十年来天文学家已经认识到，大多数较大的星系的核心都有一个SMBH，而这些星系的范围从几十万到数十亿的太阳质量。
由一个中间黑洞散射的分子云在概念图中显示出非常广泛的速度分散。这个场景很好地解释了一种奇特的分子云的观测特征——0.40 - 0.22。图片版权：Keio University
然而日本庆应义塾大学(Keio University)的一组研究人员进行的一项最新研究发现了一个惊人的发现。根据他们的研究在银河系中心附近的一个气体星团中发现了一个中等大小黑洞的证据。这一意想不到的发现可以提供关于SMBHs形式的线索，这是天文学家们在一段时间内一直困惑不解的问题。
这项名为“银河中一个中等质量黑洞候选体的毫米波发射”的研究最近发表在《自然天文学》杂志上。该研究小组的领头人是位于日本庆应大学物理系和基础科学与技术学院的研究员奥冈(Tomoharu Oka)，研究小组研究了在银河系中心附近的高速度致密气体云co - 0.40 - 0.22。
这个艺术概念图展示了一个星系，它的核心是一个超大质量的黑洞正喷发。图片版权：NASA/JPL-Caltech
这片紧凑的尘埃云，多年来一直是天文学家们关注的焦点，它的直径超过1000个，距我们银河系中心约200光年。产生这种兴趣的原因是，云中的气体——包括氰化氢和一氧化碳——以截然不同的速度运动，这对星际气体来说是不寻常的。
为了更好地理解这种奇怪的行为，该小组最初在日本的Nobeyama无线电天文台使用了45米的射电望远镜，观察到的是co - 0.40 - 0.22。这始于2016年1月当时团队注意到云的椭圆形状由两个组件组成。其中包括一种紧凑但低密度的组件，其速度变化很大，而密集的组件(10光年长)几乎没有变化。
在进行了最初的观察之后，研究小组随后对智利的Atacama大毫米/亚毫米阵列(ALMA)进行了观察。这些都证实了云的结构和速度的变化似乎符合密度。此外他们观察到密集区域旁边的无线电波(类似于人马座A *所产生的)。在他们的研究中：
最近发现了一种特殊的分子云它的宽度为0.40 - 0.22，速度非常快，靠近我们的银河系中心。在对气体运动学的仔细分析的基础上，得出结论：一个质量约为105(太阳质量)的致密物体潜伏在这片云里。
图像显示Sgr A *周围的区域，在那里低、中、高能x射线分别是红色、绿色和蓝色。内嵌盒显示靠近Sgr A *的区域的x射线照明。图片：NASA/SAO/CXC
研究小组还通过一系列计算机模型来解释这些奇怪的行为，这表明最可能的原因是一个黑洞。考虑到它的质量为10万倍太阳质量或大约500倍于人马座A *——这意味着黑洞的大小是中等的。如果得到证实这一发现将成为银河系中发现的第二大黑洞。
这对天文学家来说是第一次，因为迄今为止发现的绝大多数黑洞要么是小的，要么是大的。另一方面寻求找到中间黑洞的研究，却几乎没有发现它们的证据。此外这些发现可以解释在大星系中心的SMBHs是如何形成的。
在过去天文学家们推测，SMBHs是由较小的黑洞合并形成的，这意味着中间产物的存在。因此发现一个IMBH将构成这一假设的第一个证据。正如加州大学圣地亚哥分校(University of California in San Diego)教授布鲁克·西蒙斯(Brooke Simmons)在接受《卫报》(the Guardian)采访时解释的那样:
当一些恒星死亡时较小的黑洞形成，这使得它们相当普遍。我们认为一些黑洞是那些更大的超大质量黑洞成长到至少一百万倍以上的种子。这种生长应该部分地发生在与其他黑洞的合并上，部分是由环绕黑洞的星系的物质积累而成。
天体物理学家们已经收集了几十年来恒星质量黑洞和超大质量黑洞的观测证据，但即使我们认为最大的黑洞是从最小的黑洞中生长出来的，我们还没有真正的证据来证明黑洞在这些极端之间有质量。
两个黑洞合并的概念图，是引力波的来源。图片版权：Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel/SXS
还需要进一步的研究来证实在co - 0.40 - 0.22的中心存在一个IMBH。假设他们成功了，我们可以预料到天体植物学家将会对它进行一段时间的监测，以确定它是如何形成的，以及它最终的命运是什么。例如它可能正慢慢地向人马座A移动，并最终与它合并，从而在我们的银河系中心创造一个更大的SMBH !
参考：Nature Astronomy
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
