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如果天文學(xué)家想要了解超大質(zhì)量黑洞是如何形成的，必須從小黑洞開始。事實上，包括密歇根大學(xué)天文學(xué)家埃琳娜·加洛在內(nèi)的一個研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在銀河系附近一個名為NGC 4395的矮星系中心有一個黑洞，比之前認為的要小40倍左右，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。目前，天文學(xué)家認為超大質(zhì)量黑洞位于每個星系的中心，其質(zhì)量與銀河系相當(dāng)，甚至更大，但對較小星系中的黑洞也很好奇，比如ngc4395。 知道NGC 4395中心黑洞的質(zhì)量并能夠準(zhǔn)確地測量它，可以幫助天文學(xué)家將這些技術(shù)應(yīng)用于其他黑洞。小星系或矮星系的問題仍然懸而未決：這些星系有黑洞嗎？如果有，它們的規(guī)模是否和超大質(zhì)量黑洞一樣？回答這些問題可能會幫助我們了解這些巨型黑洞在宇宙初期形成的機制。為了確定NGC黑洞的質(zhì)量，研究人員使用了混響圖。這項技術(shù)通過監(jiān)測黑洞周圍的吸積盤釋放出的輻射來測量質(zhì)量，吸積盤是由黑洞引力所聚集的物質(zhì)質(zhì)量。
當(dāng)輻射從吸積盤向外傳播時，它會穿過離黑洞更遠的另一片物質(zhì)云，這片物質(zhì)云比吸積盤擴散得更廣，這個區(qū)域被稱為寬線區(qū)域。當(dāng)輻射擊中寬線區(qū)域的氣體時，它會使其中的原子發(fā)生躍遷。例如，這意味著輻射將電子從氫原子的殼層中撞出，使原子占據(jù)了原子中能量更高的能級。輻射過后，原子又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。天文學(xué)家可以想象這種轉(zhuǎn)變，它看起來像一道閃光。通過測量吸積盤輻射到達寬線區(qū)域并引起這些閃光所需的時間，天文學(xué)家可以估算出寬線區(qū)域離黑洞有多遠。 利用這些信息，可以計算出黑洞的質(zhì)量。這個距離被認為取決于黑洞的質(zhì)量，黑洞越大，距離就越大，從吸積盤發(fā)出的光到達寬線區(qū)域的時間也就越長。利用MDM天文臺的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家計算出，輻射從吸積盤到達寬線區(qū)域大約需要83分鐘。為了計算黑洞質(zhì)量，還必須測量寬線區(qū)域的固有速度，即區(qū)域云在黑洞重力影響下移動的速度。為了做到這一點，科學(xué)家用雙子座北望遠鏡上的GMOS光譜儀拍攝了高質(zhì)量光譜。通過知道這個數(shù)字，寬線區(qū)域的速度，光速以及所謂的引力常數(shù)，或者引力的測量。 天文學(xué)家們能夠確定黑洞質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的10000倍——比之前認為的輕40倍，這也是通過混響映射發(fā)現(xiàn)的最小黑洞。就矮星系中心黑洞的性質(zhì)而言，矮星系這種狀態(tài)基本上還沒有被探索過。甚至不知道是否每個星系都有一個黑洞，這為我們所掌握的黑洞家族增添了一個新成員。這些信息也可以幫助天文學(xué)家了解黑洞對星系的形狀影響有多大。一個叫做黑洞反饋的領(lǐng)域探索了黑洞如何在比引力應(yīng)該達到的更大尺度上影響宿主星系的性質(zhì)。 那些生活在比黑洞引力主導(dǎo)區(qū)域大數(shù)量級的恒星，甚至不應(yīng)該知道它們的星系中有一個黑洞，但它們確實知道。黑洞以某種方式塑造了它們生活在非常大尺度上的星系，因為我們對擁有更小黑洞的更小星系了解不多，所以不知道這是不是真的。通過這種測量，可以為這種關(guān)系添加更多的信息。這一結(jié)果是由密歇根大學(xué)天文學(xué)與首爾國立大學(xué)物理與天文學(xué)系合作得出。觀測是在夏威夷雙子座北天文臺和亞利桑那州MDM天文臺進行。
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