巨蛇座方向,發現大批黑洞集結,科學家:它們在成群結隊地運動

2023-02-27     魅力科學君

原標題:巨蛇座方向,發現大批黑洞集結,科學家:它們在成群結隊地運動

說起黑洞,相信很多人都會第一時間想到位於銀河系中心的「人馬座A*」(Sagittarius A*),這個黑洞的質量達到了太陽質量的400多萬倍,可謂是宇宙中的「饕餮怪獸」。

需要知道的是,「人馬座A*」並不是銀河系中唯一的黑洞,根據現有的觀測數據以及相關的研究,黑洞應該在銀河系中廣泛存在,科學家估算其數量在幾十萬到數百萬之間,只不過它們普遍都是小質量黑洞,無法與「人馬座A*」這種超大質量黑洞相提並論。

這些黑洞在銀河系中並不是均勻分布的,在有些區域中,會出現黑洞非常集中的現象。根據一項來自巴塞隆納大學的研究,在6.5萬光年外的巨蛇座方向,科學家發現大批黑洞集結,這些黑洞都是小質量的恆星級黑洞,它們在成群結隊地運動,其數量可達上百個之多。

進一步研究表明,這些黑洞集結在一個名為「帕洛馬爾 5」(Palomar 5)的球狀星團之中,這是一個非常古老的星團,其「年齡」約為120億年,半徑約為76光年,目前位於銀河系的星系盤「上方」。

科學家指出,球狀星團之中存在黑洞是很正常的,但它們的質量通常不會超過星團總質量的6%,而「帕洛馬爾 5」星團中的黑洞質量所占據的比例卻高達20%,這樣的密集程度在銀河系之中極為罕見。

對於這種現象,相信想像力豐富的人可能已經聯想到傳說中的高級文明了。根據愛因斯坦提出的理論,質量與能量是等價的(E=mc^2),而黑洞則是宇宙中最緻密的天體,有多緻密呢?這樣說吧,假如將地球壓縮成一個黑洞,那麼它的半徑就會縮小到大約9毫米。

由此可見,對於掌握了質能轉換科技的高級文明來講,黑洞應該是極佳的能量來源,可以想像的是,假如「帕洛馬爾 5」星團中存在著這樣一種強大的文明,那麼他們就有可能在銀河系中大量收集黑洞來作為自己的能量儲備。

當然了,想像歸想像,在沒有確切證據的情況下,科學家們是不會將這種現象與高級文明聯繫在一起的,那麼從自然形成的角度來看,這種現象應該如何解釋呢?

科學家推測,「帕洛馬爾 5」星團在很久之前應該比現在大得多,其中原本存在著比現在更多的恆星,但在複雜的引力相互作用下,大量的恆星不斷地離開星團,而那些大質量恆星「壽終正寢」後形成的黑洞則基本保留了下來,久而久之,就演化成了現在的樣子。如此一來,也就給我們造成了「大批黑洞集結,並成群結隊地運動」這樣一種錯覺。

與之對應的是,觀測數據表明,「帕洛馬爾 5」星團中的恆星目前仍然在不斷地逃逸,它們在天空中形成了長達3萬光年的「星流」,而之所以會這樣,一個重要的原因就是,這個星系並沒有運行在銀河系的星系盤所在的平面上。

(位於銀河系的星系盤「上方」的那個小亮塊中,可以看到「帕洛馬爾 5」星團的「星流」)

這裡需要簡單科普一下,當星團通過銀河系的引力場時,星團不同區域受到的引力大小就會各不相同,這會造成星團內部的天體運動產生一定的差異,日積月累之下,一部分天體就會從星團中逃逸。

除此之外,星團內部的天體也會相互作用,它們通過引力相互牽引,導致一部分天體獲得足夠的速度,進而擺脫星團的引力束縛。隨著時間的流逝,那些逃逸的恆星就會在星團運行的「前方」和「後方」形成一種可觀測的細長結構,這就被稱為「星流」。

科學家認為,與「蓬鬆」的恆星相比,黑洞要緻密得多,它們之間的引力聯繫也更加緊密,所以「帕洛馬爾 5」星團中的黑洞就更容易保留下來,如果這種假設成立的話,那麼這個星團中的恆星在未來還會持續減少,黑洞質量所占的比例也會不斷上升,在大約10億年後,這個星團中將完全由黑洞組成。

好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見。

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參考資料:

Mark Gieles, Denis Erkal et al. A supra-massive population of stellar-mass black holes in the globular cluster Palomar 5, Nature Astronomy volume 5, pages 957–966

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-mo/dbc45c311e47ee44ae0e4664cfc7a608.html