神秘宇宙

鄰近銀河現超大質量黑洞!大麥哲倫星系核心隱藏「宇宙怪獸」

天文學家發現強烈證據顯示大麥哲倫星系(Large Magellanic Cloud, LMC)中心存在超大質量黑洞,質量約為 60 萬倍太陽質量。這一發現來自對銀河系外暢行的高速恆星(超高速星, hypervelocity stars)的精確軌跡追蹤。

黑洞如何「踢出」恆星?
當雙星系統接近超大質量黑洞時,強大引力會將其中一顆恆星俘獲至黑洞周圍的緊密軌道,而另一顆則被拋射,以 超過 1,000 公里/秒的極速飛離,成為超高速星。這種機制被稱為 希爾斯機制(Hills mechanism)。

研究如何發現這個黑洞?
研究團隊分析了 21 顆銀河系外暢行的超高速星,發現其中 7 顆來自銀河系中心,但有 9 顆則源自 16 萬光年外的大麥哲倫星系,這表明當地也存在一個超大質量黑洞。

圖顯示了可能由大麥哲倫星系(LMC)內 60 萬倍太陽質量的超大質量黑洞(SMBH)拋射出的超高速星(HVS)的預測分布。黑色圓圈代表在 HVS 觀測計畫中發現的超高速星,其分布與模型預測的紅色高密度區域相吻合。圖下方顯示 LMC 的當前位置,紅色箭頭表示其軌道運動方向。
研究模型顯示,當雙星系統接近黑洞時,一顆恆星可能被黑洞俘獲,而另一顆則被高速拋射,形成超高速星,並主要沿著 LMC 的運動方向擴散。(圖/《天體物理學期刊》)

該研究利用了 歐洲太空總署(ESA)「蓋亞計畫」(Gaia) 的精密數據,並結合近期對大麥哲倫星系軌道的新理論模型。天文學家卡里姆·埃爾巴德里(Kareem El-Badry)表示:「我們早就知道超高速星的存在,但蓋亞提供了關鍵數據,讓我們能夠確定它們的來源。」

發現意義與未來研究
這顆黑洞一直潛伏在「宇宙鄰居」中,直到科學家透過超高速星的運動才發現其蹤跡。哈佛-史密松天體物理中心的史考特·魯奇尼(Scott Lucchini)說:「這意味著,不只是銀河系的黑洞會『踢出』恆星,連鄰近星系的黑洞也在做同樣的事。」

這項研究將發表於《天體物理學期刊》(Astrophysical Journal)。

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首圖來源:CfA / Melissa Weiss  (CC BY 4.0)

圖片來源:Astrophysical Journal (CC BY 4.0)

參考論文:
Hypervelocity Stars Trace a Supermassive Black Hole in the Large Magellanic CloudAstrophysical Journal

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