银河系中心可能存在成千上万个黑洞

哥伦比亚大学的一个天体物理学团队发现了围绕在银河系中心人马座A *（Sgr A *）的超大质量黑洞周围的十几个黑洞。这一发现验证了二十多年来的一个猜想，为更好地理解宇宙及星系演化提供了非常多的线索。

艺术家笔下描绘的黑洞

哥伦比亚天体物理学家查克黑利（Chuck Hailey）是哥伦比亚天体物理实验室主任说：”你想了解大黑洞与小黑洞相互作用的方式，可以通过研究这种分布来学习 。银河系是我们唯一可以用来研究超大质量黑洞如何与星系相互作用的地方，因为我们在其他星系根本看不到它们及其相互作用。从某种意义上说，这是我们解决很多问题的唯一观测目标。”

这项研究发表在4月5日的《 自然》杂志上。

二十多年来研究人员一直在寻找证据来支持SMBHs理论，即成千上万的黑洞围绕大型星系中心的超大质量黑洞周围运行。

核分光望远镜阵列NuSTAR在高能X射线波段获得的银河中心超大质量黑洞图像

在整个银河系近十万光年的跨度上只发现了约五十个黑洞，但在星系的中心，一个只有六光年的地区，这些东西可能有一万到两万颗，但是没人能看到它们，科学家曾经对Sgr A *附近的黑洞进行了大量没有任何结果的搜索。因为这是最接近地球的超大质量黑洞，最容易被研究，却没有得到太多可采用的证据。

查克黑利解释说，Sgr A *周围笼罩着浓密的气体和尘埃，这里为大质量恒星的诞生提供了完美的温床，很多大质量恒星在那里出生，在那里死亡，并且最终在那里成为黑洞。此外，银核之外银晕中的黑洞被认为也受制于中央超大质量黑洞的影响，如果它们失去了能量，就会被拉到SMBH附近，被它的引力俘获。

虽然大多数被困于这里的黑洞仍然是独立的，但有一部分可能会捕获一颗恒星，形成一个双星系统。研究人员认为，这些孤立的黑洞以及黑洞双星在银河中心集中，形成一个密度高峰，随着距离SMBH的接近而变得更加拥挤。

过去科学家一直试图通过观测找到这一理论的证据，但一直没有收获，原因在于科学家将精力集中在寻找黑洞双星产生的X射线爆发。

Sgr A *中明亮的X射线源

理论上说，这是最有希望找到黑洞的办法，但银河中心距离地球太远，这些爆发必须非常强大且明亮，也许100年到1000年之间才能被看到一次。

在进行这样的检测过程中，黑利和他的同事们意识到，他们需要找到这种双星系统的吸积盘处于非活跃状态时，那些虽然微弱但更稳定的X射线源。

黑利说：如果黑洞吸积盘像中子星吸积盘那样频繁爆发，那么以前的方法有效，但是黑洞双星的表现不一样，所以我们必须想出另一种方式来寻找它们。

孤立的黑洞没有辐射，因此寻找孤立的黑洞并不是一种聪明的方式。

当黑洞与较低质量的恒星配对时，虽然不会产生高强度的X射线爆发，但是他们发出的较弱的辐射还是能够被检测到的。于是研究团队转向钱德拉X射线天文台的档案数据来测试他们的新方法。

他们搜索了处于非活动状态的X射线双星，并在Sgr A *的三光年范围内找到12个这样的射线源。随后通过分析了已知的双星系统的性质和空间分布规律，他们推断在Sgr A *周围区域可能存在300到500个这样的X射线双星和约10000个孤立的黑洞。

上图：银河中心的钱德拉X射线图像，红色圆圈表示白矮星双星，通常辐射低能量X射线，青色圆圈表示可能出现黑洞双星，它们发射相对更多的高能X射线，黄色和绿色圆圈分别代表距离黑洞0.7到3光年之间的区域。

这一发现除了证实了一个重要理论，还可能极大地推动引力波研究，因为了解典型星系中心黑洞的数量有助于更好地预测有多少引力波事件可能与它们相关联。

原文来自ScienceDaily.