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Lv 4
? 發問於 科學及數學天文學及太空 · 1 十年前

恆星型黑洞..............

What is 恆星型黑洞???

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    黑洞大概分為三種:1)超大型黑洞、2)恆星型黑洞和3)原生型黑洞(在下列的文章裡並沒有提及,這是一種十分小型的黑洞,在大爆炸發生時,因在初始宇宙裡的壓力不平衡而做成的。)

    參考資料如下:

    http://www.tam.gov.tw/news/2007/200701/07010401.ht...

    文學家首度在球狀星團中發現黑洞

    圖片參考:http://www.tam.gov.tw/news/2007/200701/BH01_L-ESA_...

       英格蘭南安普墩大學(University of Southampton)Tom Maccarone等人,利用歐洲航太總署(ESA)的XMM-Newton、美國航太總署(NASA)的錢卓(Chandra)等 X射線觀測衛星的觀測資料進行分析,結果首度球狀星團中發現黑洞。天文學家以前不太肯定在球狀星團這樣的地方是否能發現黑洞,因此這項發現強烈顯示與星團整體的動力學有關,且再度證明宇宙中應該存有尚未完全證實的新種黑洞--中型黑洞(intermediate-mass black holes)。相關論文發表在最新一期的自然(Nature)期刊中。

      球狀星團是由數千顆到數百萬顆恆星組成、並繞著共同質心旋轉的恆星團體,外型大致呈現球狀,成員大多很年老,有些甚至高齡達120億歲以上,且彼此間距離很近、很擁擠,因此天文學家之前一直不能肯定在這樣嚴苛的環境中能否存在黑洞這樣的天體。根據電腦模擬結果,球狀星團中的黑洞大約都是在幾十億年前形成的,而且一旦在球狀星團中誕生了黑洞,這個新形成的黑洞會先向星團的中心方向「沈降」,但很快地便會因為與星團中大量恆星之間的重力擾動的結果而被拋出星團外。

    圖片參考:http://www.tam.gov.tw/news/2007/200701/Cluster02_L...

      然而,Maccarone等人的新發現卻首度提供確切的證據,證明某些黑洞可能不但會在球狀星團中生存下來,而且還會繼續在這個星團中成長茁壯。而且,最令Maccarone等人驚訝的是發現這個黑洞的速率相當快--因為他們本來準備了一長串的觀測名單,預期在這些球狀星團中發現黑洞的機率只有幾千分之一而已,然而卻在開始這個搜尋工作之初就馬上在第二個觀測目標中發現了這個黑洞。雖然他們預期繼續搜尋下去,應該會發現更多球狀星團中的黑洞,不過只需要發現一個,就已足以解決關於球狀星團終究是否會有黑洞這個爭議了十幾年的議題。

      目前關於黑洞的類型,理論上有兩大類:位在星系或星系團中央、質量高達數百萬到數十億倍太陽質量的超重黑洞(Supermassive black holes),例如類星體(quasar)就是星系中心的超重黑洞;另外一種則是質量比我們太陽只大10倍左右而已的恆星型黑洞(Stellar-size black holes),通常是由大質量恆星演化到末期塌縮而形成,我們的銀河系中據估計可能擁有數百萬顆這類黑洞。

    圖片參考:http://www.tam.gov.tw/news/2007/200701/m49_L-ESA_s...

      黑洞因表面重力非常強,連光都無法逃逸,按理來說是「看」不見的,只能透過間接方式觀測而得,例如吞噬伴星物質而引起的週期性X射線閃焰爆發,或是從伴星的運動速度來推測。Maccarone等人便是利用前者觀測到橢圓星系NGC 4472中有個球狀星團具有週期性X射線閃焰爆發的特徵,因而發現了這個黑洞。NGC 4472(梅西爾星表編號M49)位在室女座星系團(Virgo Cluster)中,離地球約5000萬光年遠。

      從X射線觀測衛星資料,Maccarone等人發現這顆黑洞不僅非常明亮,而且亮度變化非常劇烈,屬於所謂的極明亮X射線天體(Ultraluminous X-ray object,ULX),其亮度比理論上恆星型黑洞會有的亮度上限--艾丁吞極限(Eddington limit)還要亮。所謂的艾丁吞極限是指當恆星所發出的X射線輻射造成的向外壓力(光壓)與黑洞向內的重力平衡時的亮度。因此,天文學家常認為ULXs可能是質量介在超重黑洞和恆星型黑洞之間的中型黑洞,形成過程也與這兩類黑洞不同;或許是恆星型黑洞從他處獲得額外的質量,如另一顆恆星型黑洞或聚集在星團中的氣體等,當累積的質量超過100倍太陽質量後便可能形成中型黑洞。Maccarone等人認為,或許就是因為質量夠大,這類中型黑洞才能在球狀星團中存活下來,而不易被眾多恆星的擾動影響。

      不過,ULXs不見得一定是中型黑洞,特別是如果這顆天體的光是被鄰近的氣體反射而造成它的亮度似乎比較亮的假象,那麼這顆黑洞或許質量並不如天文學家想像的那麼大了。為了確定這個球狀星團中的黑洞究竟是恆星型或中型的,Maccarone等人將繼續研究,直到逼近真相為止。

    資料來源:http://www.esa.int/esaSC/SEML0QZTIVE_index_0.html, 2007.01.03, KLC

    資料來源: 自已和網上
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  • 1 十年前

    黑 洞 是 一 種 引 力 強 大 , 即 使 光 也 不 能 逃 脫 的 星 體 。 顧 名 思 義 , 黑 洞 漆 黑 一 片 , 目 不 可 見 , 但 其 實 那 些 墮 入 黑 洞 的 氣 體 和 塵 埃 , 會 因 受 熱 而 發 出 熾 烈 的 光 芒 , 因 此 假 如 黑 洞 有 伴 星 的 話 , 天 文 學 家 便 可 透 過 觀 測 伴 星 物 質 流 入 黑 洞 時 所 形 成 的 吸 積 盤 , 對 中 心 的 吞 噬 者 進 行 研 究 。 一 向 以 來 , 大 部 份 天 文 學 家 都 相 信 宇 宙 中 存 在 著 兩 種 黑 洞 , 一 種 是 由 單 顆 恆 星 塌 縮 而 成 , 質 量 比 太 陽 大 約 十 倍 的 恆 星 型 黑 洞 , 例 如 天 鵝 座 X-1 ; 另 一 種 是 超 重 黑 洞 , 這 種 黑 洞 位 於 星 系 核 心 , 質 量 可 達 太 陽 數 十 億 倍 , 例 如 我 們 的 銀 河 系 中 心 , 就 有 一 個 名 為 人 馬 座 A* , 質 量 比 太 陽 大 300 萬 倍 的 黑 洞 。

    近 來 天 文 學 家 懷 疑 在 上 述 兩 種 黑 洞 之 間 , 也 許 還 有 一 種 中 型 黑 洞 , 質 量 介 乎 數 百 個 至 數 萬 個 太 陽 質 量 , 這 對 傳 統 黑 洞 形 成 理 論 帶 來 了 不 少 衝 擊 。 然 而 , 由 於 缺 乏 觀 測 證 據 支 持 , 中 型 黑 洞 仍 只 流 於 熱 烈 討 論 。 科 學 家 相 信 , 中 型 黑 洞 匿 藏 在 許 多 我 們 鄰 近 的 星 系 中 , 向 四 周 發 射 超 強 X 射 線 , 與 超 重 黑 洞 不 同 的 是 , 它 們 並 非 位 於 星 系 中 心 , 而 是 散 佈 在 銀 盤 上 。 雖 然 愛 因 斯 坦 X 射 線 天 文 台 和 倫 琴 X 射 線 衛 星 至 今 已 發 現 了 不 少 這 類 超 強 X 射 線 源 , 但 由 於 靈 敏 度 和 空 間 分 辨 率 不 足 , 所 得 的 資 料 非 常 有 限 , 再 加 上 無 法 精 確 判 定 X - 射 線 的 源 頭 位 置 , 因 此 天 文 學 家 往 往 難 以 在 其 他 波 段 來 對 它 們 進 行 詳 細 研 究 。

    美 國 太 空 總 署 的 錢 德 拉 X 射 線 天 文 台 和 歐 洲 航 天 局 的 XMM - 牛 頓 衛 星 , 使 在 鄰 近 星 系 尋 獲 中 型 黑 洞 的 機 會 再 非 遙 不 可 及 。 錢 德 拉 X 射 線 天 文 台 具 備 低 於 一 角 秒 的 分 辨 率 , 而 XMM - 牛 頓 衛 星 的 靈 敏 度 更 是 無 出 其 右 , 二 者 天 衣 無 縫 的 配 合 , 為 研 究 這 些 天 體 的 X 射 線 特 性 , 例 如 光 度 變 化 和 光 譜 等 , 開 創 一 個 全 新 的 領 域 。 時 至 今 日 , 天 文 學 家 已 藉 此 發 現 了 超 過 一 百 個 超 強 X 射 線 源 。 最 近 羅 珊 . 迪 史 提 芬 路 博 士 ( 她 亦 來 自 哈 佛 大 學 史 密 森 天 體 物 理 中 心 ) 和 筆 者 利 用 錢 德 拉 X 射 線 天 文 台 在 鄰 近 星 系 偵 測 到 一 種 奇 怪 的 X - 射 線 源 , 我 們 稱 之 為 「 類 軟 」 X 射 線 源 , 因 為 它 們 的 溫 度 最 高 只 有 攝 氏 400 萬 度 , 遠 低 於 一 般 「 硬 」 X 射 線 源 , 例 如 中 子 星 和 恆 星 型 黑 洞 ( 溫 度 介 乎 攝 氏 1 千 萬 至 1 億 度 ) , 卻 又 比 「 軟 」 X 射 線 源 例 如 白 矮 星 為 高 。 此 外 , 這 種 「 類 軟 」天 體 溫 度 雖 然 低 , 但 它 們 所 發 出 的 X 射 線 訊 號 較 中 子 星 和 恆 星 型 黑 洞 的 為 強 , 我 們 相 信 它 們 和 中 型 黑 洞 有 著 密 切 的 關 係 。 「 類 軟 」 天 體 另 一 有 趣 之 處 , 是 它 們 不 單 盤 踞 在 旋 渦 或 橢 圓 等 不 同 類 型 星 系 內 , 在 銀 暈 甚 至 球 狀 星 團 中 竟 亦 見 其 蹤 影 。 由 此 可 見 , 「 類 軟 」 X 射 線 源 在 宇 宙 中 十 分 普 遍 , 只 要 它 們 和 中 型 黑 洞 的 關 係 得 以 確 立 , 就 能 為 尋 覓 後 者 提 供 一 個 全 新 路 向 。

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