科学探索|“迷你怪物”黑洞的发现可能为惊人的超大质量增长提供线索 “迷你怪物”黑洞的发现可能

天文学家利用美国宇航局（NASA）的钱德拉X射线天文台在矮星系Mrk 462中发现了一个超大质量的黑洞。这些星系中拥有此类黑洞的比例可能表明宇宙中一些最早的黑洞是如何形成和成长的。Mrk 462中的黑洞包含的质量大约是20万个太阳质量，属于超大质量类别的较小部分。这是天文学家首次在一个矮星系中发现一个被严重遮挡的超大质量黑洞。

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该图显示了NASA钱德拉X射线天文台从矮星系Mrk 462中探测到的X射线。这个X射线发射很重要，因为它揭示了在这个相对较小的星系中存在一个不断增长的超大质量黑洞。这个黑洞所包含的质量--大约是太阳质量的20万倍--为天文学家提供了关于宇宙中一些最早的黑洞可能在数十亿年前如何形成和成长的信息。

背景板是夏威夷的Pan-STARRS望远镜拍摄的光学图像。图像左侧有几个星系属于HCG068星系群。然而，发射大量X射线的星系是位于图像右下方的一个小得多的星系（由箭头标记）。MRK 462是一个矮星系，因为它只包含几亿颗恒星，这意味着它拥有的恒星数量只有像银河系那样的星系包含的恒星数量的1/100 。矮星系中的黑洞是出了名的难找，因为它们通常太小太暗，光学望远镜无法跟踪中心恒星的快速运动。
为了寻找黑洞生长的迹象，研究人员利用钱德拉观测了八个矮星系，这些矮星系以前从斯隆数字天空调查收集的光学数据中显示出黑洞活动的迹象。在这8个星系中，只有Mrk 462显示了一个正在成长的黑洞的X射线特征。此外，来自Mrk 462的高能X射线与低能X射线的比例，以及与其他波长数据的比较，表明Mrk 462黑洞被气体严重遮挡。这是天文学家首次在一个矮星系中发现一个被严重遮挡的超大质量黑洞。

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以前的研究表明，在宇宙不到10亿年的时候，黑洞可以增长到10亿个太阳质量，这只是宇宙目前年龄的一小部分。一种想法是，这些巨大的天体是在大质量恒星坍缩形成黑洞时产生的，而黑洞的重量只有太阳质量的100倍左右。然而，理论工作很难解释它们如何能够迅速地增加重量，达到在早期宇宙中看到的大小。另一种解释是，在早期宇宙中，当黑洞被创造出来时，就已经有了包含数万个太阳质量的黑洞--也许是来自巨大的气体和尘埃云的坍缩。
【科学探索|“迷你怪物”黑洞的发现可能为惊人的超大质量增长提供线索】
如果天文学家发现很大一部分矮星系包含像Mrk 462那样的超大质量黑洞，那么它就倾向于这样的观点：来自最早一代恒星的小黑洞“种子”以惊人的速度增长，形成了早期宇宙中十亿太阳质量的天体。一些天文学家倾向于黑洞开始生命时重达数万个太阳的观点。这是因为从巨型云团直接坍缩成中型黑洞的必要条件应该是罕见的，所以预计不会有很大一部分矮星系会包含超大质量黑洞。另一方面，预计每个星系都会有恒星级质量的黑洞。
这些结果原定在盐湖城举行的美国天文学会第239次会议上公布，但由于COVID-19大流行而被取消。