研究发现小型星系或无超大质量黑洞 颠覆认知

最近有研究发现，大多数比较小的星系中心可能没有超大质量黑洞。这与几乎每个星系的核心都存在超大质量黑洞的普遍观点截然不同，颠覆了天文学家既有的认知。

据美国国家航空航天局（NASA）网站12月11日报道，在这项研究中，天文学家使用了该局的钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）在20多年来收集的1,600多个星系的资料。

研究人员观察了从质量为银河系10倍以上的星系到矮星系等各种星系。其中，矮星系中的恒星质量不到银河系的几个百分点。

这项发表在《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）上的研究显示，只有大约30%的矮星系可能含有超大质量黑洞。

主导这项研究的密歇根大学（University of Michigan）的博士后研究员邹凡（Fan Zou，音译）说：“取得这些比较小的星系中的黑洞数量是很重要的。这不仅仅是简单的记录。”

他说：“我们的研究提供了超大质量黑洞如何诞生的线索。它也为我们提供了关键线索，帮助我们了解如何利用新型或未来的望远镜在矮星系中探测黑洞发出讯号的频率。”

当物质落入黑洞时，它们会因为摩擦生热而产生X射线。该研究中发现，许多大质量星系的中心都存在着明亮的X射线源，这是这些星系中心存在超大质量黑洞的明显特征。

研究人员得出结论，超过90%的大质量星系，包括质量与银河系相当的星系，都含有超大质量黑洞。但比较小的星系通常没有这些明确的黑洞讯号。质量小于30亿个太阳的星系——大约相当于银河系近邻大麦哲伦星系（Large Magellanic Cloud）的质量——通常中心没有明亮的X射线源。

研究人员提出了两种可能的解释，来说明为何这些星系缺乏X射线源。第一种解释是，在比较小的星系中，含有超大质量黑洞的比例低很多。第二种解释是，物质落入这些黑洞时产生的X射线非常微弱，以至于钱德拉X射线天文台无法侦测到。

为了得出结论，研究人员考虑了这两种可能性。落入黑洞的气体量决定了它们在X射线波段的亮度。由于比较小的黑洞吸入的气体预计会少于比较大的黑洞，因此它们的X射线波段应该比较暗，通常难以探测。研究人员证实了这项预期。

然而，他们发现，除了气体向内坍缩减少而导致的预期下降之外，质量较小的星系中的X射线源也有额外的不足。如果许多低质量星系的中心根本没有黑洞，那么这种额外的短少就可以得到解释。

研究人员总结说，在低质量星系中探测到的X射线的下降反映了这些星系中黑洞数量的真实减少。

这项研究结果可能对理解超大质量黑洞的形成具有重要意义。目前对于超大质量黑洞是如何形成的，主要有两种观点——第一种观点主张说，巨大的气体云直接坍缩成黑洞，其初始质量就等于太阳的数千倍。

另一种观点则认为，超大质量黑洞是由质量小得多的黑洞演变而来，这些黑洞是由大质量恒星坍缩而形成的。

这项研究支持了第一种观点，也就是超大质量黑洞在诞生之初的质量就等于太阳数千倍。如果另一种观点是正确的，他们预期较小的星系与较大的星系拥有相同比例的黑洞。