在我们的星系中隐藏着数以百万计的黑洞

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-08-08

科学家想把它们都找出来。

在我们的星系中隐藏着数以百万计的黑洞

图片来源:Image: © Shutterstock

两位日本天体物理学家写了一篇论文,建议重新寻找可能充斥在我们银河系中的数百万个“孤立的黑洞(IBHs)”。这些黑洞迷失在黑暗中,从星际介质中吸取物质——尘埃和其它漂浮在恒星之间的物质。但是这个过程是低效的,而且许多物质都被高速驱逐到太空中。研究人员写道,由于这种外流与周围环境相互作用,它会产生人类射电望远镜可以探测到的射电波。如果天文学家能从这些噪音中找出这些波,那么他们也许就能找到这些看不见的黑洞。

研究人员在论文中写道:“观察IBHs的一种简单的方法是通过观察它们发射出来的X射线。

为什么呢?当黑洞从太空中吸走物质时,其边缘的物质会加速并形成了所谓的吸积盘。在这个过程中,物质旋转到事件视界——即黑洞的不归点,盘中的物质会自行摩擦并发射出X射线。但是孤立的黑洞比超大质量黑洞小,不会以这种方式发出大量X射线。它们的吸积盘中没有足够的物质或能量来创建大型的X射线特征。而过去使用该方法来搜索也没有得到结论性结果。

研究人员,东京大学的Daichi Tsuna和京都大学的Norita Kawanaka在他们的论文中写道:“这些外流可能使IBHs在其它波长中可检测到。流出物可以与周围物质相互作用,并在界面产生强烈的无碰撞冲击。这些冲击可以放大磁场并加速电子,而这些电子能发射无线电波长的同步辐射。”

换句话说,通过星际介质滑动的流出应该使电子以产生无线电波的速度移动。

“有趣的论文,”荷兰莱顿大学的天体物理学家Simon Portegies Zwart表示。他没有参与Tsuna和Kawanaka的研究,但也研究了IBHs的问题,也称为中质量黑洞(IMBHs)。

“这将是找到IMBHs的好方法,” Portegies Zwart说道,“我认为,使用LOFAR(荷兰的低频阵列)可以使这类研究成为可能,但灵敏度可能会带来问题。”

Portegies Zwart解释说,IBHs被认为是天文学家可以探测到的两种黑洞之间的“缺失联系”:恒星质量黑洞的大小可能是太阳的2至100倍,而超大质量黑洞则是巨大的野兽,生活在星系的内核,是太阳大小的几十万倍。

恒星质量黑洞在具有常规恒星的双星系统中偶尔可以探测到,因为双星系统可以产生引力波,而伴星可以为大型X射线的爆发提供燃料。超大质量黑洞的吸积盘能释放出如此多的能量,天文学家就可以探测到甚至拍摄到它们。

但是,IBHS处于这两种类型的中间,因此检测起来要难的多。太空中有少数天体,天文学家怀疑可能是IBHs,但结果还不确定。但过去的研究,包括在2017年在《皇家天文学会月刊》上发表的一篇论文,Portegies Zwart 共同撰写的论文表明,有数百万的IBHs隐藏在太空中。

Tsuna and Kawanaka 写道,对IBHs进行无线电调查的最佳前景可能涉及到使用方千米阵列(SKA),这是一个将在南非和澳大利亚建造的多部分射电望远镜。预计总无线电波收集面积为一平方公里(0.39平方英里)。研究人员估计,SKA将在其首次概念验证阶段(预定于2020年)发现至少有30个IBHs发射的无线电波。他们写道,完整的SKA(计划在2020年代中期)应该能够检测到多达700个IBHs。

他们写道,SKA不仅应该能够发现来自这些IBHs的无线电波,还应该能够精确估计与其中许多IBHs之间的距离。最后,所有这些隐身的黑洞应该都会逐渐现身。


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