星系黑洞與暗物質暈無直接關連

49太歲

 

　　宇宙間幾乎所有星系中央都有個超大質量黑洞（massive black holes），而其中最龐大的星系通常也擁有龐大的暗物質暈（halos of dark matter）及最龐大的超大質量黑洞，因此先前科學家通常假設暗物質和超大質量黑洞之間有某種直接關連，且這種奇特關連性控制了黑洞的成長。然而，根據普朗克研究所（Max Planck Institute of Extraterrestrial Physics）、慕尼黑大學天文台（University Observatory Munich）、德州大學（University of Texas）等機構的天文學家最新研究成果，超大質量黑洞和暗物質暈的質量並沒有直接關連，而是與星系核（galaxy bulge）的形成有關。相關論文發表在2011年1月20日出刊的自然（Nature）期刊中。

　　包含我們銀河系在內的所有星系，大都由數十億到數千億顆恆星以及數量龐大的氣體塵埃等物質所組成，這些物質絕大部分都可以用各種不同波長的電磁波觀測到，從電波到紅外波段可以觀察溫度較低的天體，而可見光到X射線則可見溫度較高者。但是，其中有兩種重要的組成不會發射任何人類可偵測到的光，只能透過重力來瞭解它們的存在。

　　所有星系都擁有暗物質暈，從可見的星系邊緣向外擴展，幾乎主宰了星系整體質量。這個星系組成無法直接觀測到，但可透過它對恆星或氣體塵埃運動所產生的影響來測量。科學家目前尚不清楚暗物質的本性，，但相信它是由奇特的粒子所組成，與一般組成我們人類、地球、太陽和其他恆星的重子物質（baryonic matter）不同。

　　另一個不可見的星系組成就是星系中央的超大質量黑洞。我們銀河系中央的超大質量黑洞，質量高達太陽的400萬倍左右，有些星系中央的超大質量黑洞比我們銀河系的還大許多。科學家相信：絕大部分會發光、中間有銀核結構的星系，甚至可能是所有這類星系，都擁有這樣巨大的重力怪獸。但是，超大質量黑洞也無法直接觀測到，黑洞的質量是透過環繞周圍的恆星運動來估算的。

　　在2002年時，有研究指出黑洞質量和銀盤較外側部分的自轉速度有強烈相關，而銀盤較外側部分的性質則主要是由暗物質暈主導，所以暗物質暈可能有某種未知的奇特物理性質會控制黑洞的成長。另一方面，更早之前的一些研究已經提出黑洞質量與銀核質量或光度相關，愈大的星系，其星系核也愈大，但當時還不清楚哪一個才是黑洞成長的主要驅動力。

　　天文學家John Kormendy和Ralf Bender等人研究擁有龐大暗物質暈、且銀盤自轉速度很快，但星系核很小或甚至沒有星系核的星系之後，Kormendy等人發現沒有星系核的那些星系，雖然有暗物質暈，但其星系中央的黑洞質量都比較低。因此他們認為：黑洞成長和星系核的形成比較有關，與暗物質暈的關連不大。這個不難想像，畢竟暗物質暈密度很低，而且離星系中央的超大質量黑洞很遠，影響力當然不如離黑洞較近、物質又非常密集的星系核。目前已知星系常會發生碰撞合併，銀盤混亂之際，氣體物質更易向銀核掉落，不僅引發大量恆星誕生，也讓星系中間的黑洞飽餐一頓，這才是主宰黑洞形成與成長的主要關鍵。


《 本帖最後由 49太歲 於 2011-1-31 16:31 編輯 》