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台灣旅美天文學者發現史上最大黑洞,質量約為太陽的100億倍
2015/10/21
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根據國際知名學術期刊《Nature》(自然)在2011年12月刊登的研究成果,在宇宙中非常明亮的星系核心,發現了天文史上目前所知最大的黑洞,質量大約是太陽的 100 億倍。這項新發現,是由台灣旅美天文學者馬中珮等人所發表,可能會改變科學界對黑洞的成因與星系結構的看法。

黑洞,是一種具有大質量與極高密度的星體。由於巨大的質量聚集在極小的範圍內,表面的強大重力場會捕捉一切的物質,甚至連「光」都無法逃脫,因此被稱為黑洞。目前天文學家還沒有直接觀察到黑洞的記錄,但有許多天體的特性符合黑洞理論的描述,例如知名的天鵝座 X-1星(讀音X-One),就是最早被列入黑洞候選名單的星體之一。

目前黑洞分為兩大類:一種稱作恆星黑洞,由恆星塌縮而成,質量約在太陽的 3 到 24 倍。另一種稱作超大質量黑洞,成因目前還不清楚,質量從太陽的 10 萬倍到 100 億倍都有可能。超大質量黑洞通常位在星系的核心,比方說我們所在的銀河系中心,就有一個 410 萬倍於太陽質量的超大黑洞。

測量黑洞的質量並不容易。目前測量超大黑洞質量的方法,是觀測環繞著星系中心運行的恆星,測量它繞著星系中心的黑洞公轉的平均速度。這個公轉運動是由黑洞的重力,也就是萬有引力,所維持的。假如距離相同,公轉速度越快,代表恆星被超大黑洞吸引的重力越大,也就是黑洞的質量越大。所以只要取樣幾十個不同位置的恆星,並測量速度,代入模擬系統中,就可求出星系中心超大黑洞的質量。

黑洞的名字裡有個「黑」,弔詭的是,黑洞的附近卻可能很明亮。原來,超大黑洞的強大重力會吸引星系中的所有物質,恆星及氣體在落入黑洞的同時,會釋放出大量的能量,在極高的溫度下也有極高的亮度。因此帶有超大黑洞的星系,往往有極為明亮的核心。

根據知名學術期刊《自然》在2011年12月,由台灣旅美天文學者馬中珮等人發表的結果:NGC 3842 及 NGC 4889 星系,都是核心非常明亮的巨大星系,研究小組使用位於夏威夷的雙子星天文台及凱克天文台,觀測星系的光譜,發現 NGC 3842 星系中心的超大黑洞,估計質量是太陽的 97 億倍,而 NGC 4889 則可能更高。

根據過去的研究,星系中心黑洞的質量與核心亮度大致為正比關係,但這次發現的超大黑洞質量卻超出預期許多。研究小組推測,這表示超大黑洞的產生過程,很可能比科學界原先猜測的還要複雜。

今天的科學關鍵字,就是我們的主題:

超大黑洞 supermassive black hole

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【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2012-01-08 16:55:00播出
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