发布单位:台北市立天文科学教育馆

  根据最新研究指出,位于我们银河系中、6,000光年远的球状星团M4的中心,可能有一个质量为太阳800倍的中等质量黑洞。中等质量黑洞仍然是天文学中的一个谜团,迄今为止,我们对这些中等质量黑洞的了解大多数仍是间接且不确定的,这个位在M4球状星团中心的黑洞也不例外。这篇研究利用哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope,HST)与盖亚望远镜(Gaia)的巡天资料,仔细追踪了星团中约6,000颗恒星的运动,计算结果显示中心可能藏有一个质量为太阳800倍的中等质量黑洞,儘管目前仍然无法完全确定。

位于天蝎座的M4球状星团,是距离我们最近的球状星团之一。This image from the Wide Field Imager attached to the MPG/ESO 2.2-metre telescope at ESO’s La Silla Observatory shows the spectacular globular star cluster Messier 4. This great ball of ancient stars is one of the closest of such stellar systems to the Earth and appears in the constellation of Scorpius (The Scorpion) close to the bright red star Antares.
图说:位于天蝎座的M4球状星团,是距离我们最近的球状星团之一。来源:ESO

  天文学家早已在宇宙中确认了相当多的黑洞,它们的质量分布非常极端:质量在太阳100倍以下的恒星级黑洞,以及质量在太阳数百万至10亿倍的超大质量黑洞。在这两个极端之间,几乎没有任何中等质量的黑洞存在,究竟是宇宙间真的没有中等质量的黑洞存在,或是它们确实存在,但是因为某种原因使得天文学家无法探测到它们呢?目前天文学界已经了解恒星级质量黑洞的形成原因,主要来自于大质量恒星的核心塌缩或致密天体的合并等等现象,但对于超大质量黑洞的形成仍然有多疑问。究竟超大质量黑洞是藉由许多恒星级黑洞合并形成,或者是另有形成途径呢?中等质量黑洞显然是一个线索,或许可作为恒星级黑洞合并成超大质量黑洞的中间过程。

哈勃太空望远镜拍摄的M4球状星团的中心区域。This sparkling picture taken by the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows the centre of globular cluster Messier 4.
图说:哈勃太空望远镜拍摄的M4球状星团的中心区域。来源:NASA

  M4是距离地球最近的球状星团之一,而有些天文学家推论中等质量黑洞可能就藏身于球状星团的中心。球状星团是由极密集、超过10万至100万颗恒星组成的球形外观的星团,大多数的恒星是从同一个星云、在同一个时间形成的。以往针对球状星团的研究发现它们中心的质量密度相当高,符合中等质量黑洞的质量范围。一般来说,若是黑洞没有积极地吸积周遭的物质,一般观测并不容易发现它们的存在,但黑洞所产生的重力影响周围的恒星轨道将会是相当可靠的线索。在这篇研究中,研究团队运算了各种模型,排除星团中心由许多黑洞聚在一起的可能性,也证实了有大量质量集中在很小的区域以内,虽然仍无法完全确定是一个单独的天体的重力造成的,但可以证明它非常、非常地小。若没有全新未知的恒星类型或是未知的天体物理学方面的解释,目前中等质量黑洞是最有可能的解释。研究人员建议持续使用哈勃太空望远镜和韦伯太空望远镜对M4球状星团进行更多的观察,以更加确定恒星在星团中运动的情形。该研究全文请参考2023年7月的皇家天文学会月报(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,MNRAS)。(编辑/台北天文馆谢翔宇)

资料来源:Science Alert
原始论文:英国皇家天文学会月刊 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, MNRAS)

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  台北天文馆三月的周末晚间19至21时,将开放专业望远镜提供民众观赏各类星体,包括离我们最近的月球、神秘的火星、被誉为最美星团的M45昴宿星团、以及最靠近太阳系的疏散星团之一的鬼宿星团,欢迎来认识望远镜下截然不同的奇妙宇宙。

  月球是离我们最近的天体,所以在望远镜的视野中也是最壮观的天体,在不同的月相之下,您可以观察到不同的月球景观:盈凸月的时候最适合观察月球正面南半部的一座醒目大撞击坑——第谷坑,整个环形坑在太阳光线的投影下形成明亮的射纹系统,看起来有那么点像轮子枢纽的辐条;蛾眉月的时候适合欣赏月亮上称为月海的平坦的区域与周围的一些小环形山,这些月球上凹凸不平的区域,在太阳光线底下所形成的的阴影是如此的立体明显。

  去年底刚达「冲」的火星目前仍在最佳观赏期,即使在台北市严重的光害影响下,透过望远镜仍然隐约可以看到火星的极冠和云雾等地表的特征,当然也是不容错过的观测对象。

  这个月我们将观测二个不同的疏散星团,一个是著名的金牛座M45昴宿星团,又称为「七姊妹星团」(The Pleiades),它在望远镜下宛如一堆璀璨宝石,由超过一千颗年轻恒星所组成的疏散星团,这些刚形成不到一亿年的恒星散发着明亮的蓝色光芒,其间还散布着大量气体与尘埃,使它成为镜头下最美丽的星体之一;另一个是位于巨蟹座的一个疏散星团。也是最靠近太阳系的疏散星团之一,并且有着比其它邻近疏散星团更多的恒星。在黑暗的夜空下,裸眼看见的鬼宿星团像是一个模煳的斑块,在望远镜下像是一团散开的璀璨星点。

  天文馆每周末晚间均安排不同的观赏目标,请参阅网站公告,并欢迎来欣赏这些美丽的星体!天文馆地址:台北市士林区基河路363号。

月球、火星与最美星团

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  几千光年外的球状星团有个让人惊奇的核心。天文学家发现,NGC 6397包裹着一群恒星质量等级的黑洞,而不是一个相对巨大的黑洞。

  球状星团常被认为是早期宇宙的「化石」,它们是非常致密,大约包含有十万至一百万个非常古老的恒星,有些就像NGC 6397,和宇宙一样古老。所有的球状星团,它所有的恒星都是形成在同一时期、同一气体云中,我们的银河系大约有150个已知的球状星团。

  这些球状星团是研究宇宙历史、或是他们绕行的星系中暗物质含量的绝佳工具,但是近来天文学家关注于一种难以捉摸的天体——中等质量黑洞。

  这些中等质量黑洞(intermediate-mass black holes)位于恒星质量黑洞(Stellar black hole)和超大质量黑洞(supermassive black holes)之间,后者通常是位于星系中心。关于中等质量黑洞存在的确凿证据很少,而且还没有定论。理论模型显示,它们可以在球状星团中找到,球状星团是恒星聚集的引力核心,就像超大质量黑洞周围的较大星系一样。

  这与一种称为动态摩擦的阻力相一致,其中,群集的对象互相交换动量,诸如白矮星、中子星和黑洞这类的死亡恒星比主序星更致密,它们向内移动,而其他的较轻的恒星则往外围移动。天文学家使用恒星演化理论推测,发现的大部分额外质量都是黑洞。

Cluster of Stars Filled With Small Black Holes

  位于约7800光年之外的NGC 6397,其中心可能是一个中等质量的黑洞。

  天文学家Eduardo Vitral表示:强而有力的证据显示NGC 6397的致密核心有个看不见的质量,占比不大,但我们惊讶地发现,它不是「点状」呈现,应该不是一个孤立的巨大黑洞。

  这也是最近的两篇论文一致发现的,居住在球状星团的中心区域的不是中等质量黑洞,而可能是一群恒星质量黑洞。如今这些发现再次获得验证。

  这些观测证据,对于研究恒星质量黑洞和寻找中等质量黑洞是很有帮助的,天文学家可以优化搜索,排除行为相同的球状星团。另外对于其他黑洞研究也很有价值。由于这些对象将继续向星团的中心移动,因此该团队相信最终它们将开始相互缠绕并合并,最终就可能会形成中等质量的黑洞,当然这过程需经过很长很长的时间。

  这类星团的核心对于重力波天文学非常重要。由于它们是非常致密的聚合,因此会加速这过程,这意味着我们可以特别着眼于这些区域,针对合并前的状态研究,并可预测黑洞合并时即将发生的重力波事件。(编译/台北天文馆刘恺俐)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  球状星团是非常古老的恒星系统,里面拥有数十万至百万颗恒星,以引力聚集成球形。银河系已经发现近200颗球状星团,由于球状星团较明亮,科学家认为尚未发现的球状星团应该不多。不过,巴西的天文学家Denilso Camargo最近以NASA的宽视场红外巡天太空望远镜(WISE)公布的影像中,一口气发现了5个球状星团。 

  新发现的球状星团,分别命名为Camargo 1102,1103,1104,1105和1106,其年龄介于125至135亿年之间,几乎是银河系最早期的恒星。其中Camargo 1102位于银河系中心的另外一侧,距离太阳26700光年,距离中心则为2800光年。 其他星团则与太阳同侧,距离太阳约14,700-18,900光年,距银河系中心的距离则为6,800-11,700光年,由于位于银河盘面方向所以不容易发现。天文学家认为,这些新发现的球状星团有助于了解银河系形成和早期演化。

资料来源: sci-news

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