银河中心惊现黑洞群

原文标题：Swarm of Black Holes in the Milky Way

根据美国NASA钱德拉X射线空间天文台（Chandra X-ray Observatory）的最新观测结果，可能有1万个以上的黑洞正围绕着银河中心的超大质量黑洞运行。这可能是银河系中黑洞聚集程度最高的地方。

这些较小的恒星级黑洞，还有中子星，似乎在几十亿年的时间里逐渐迁移到了银河中心附近。如此密集的恒星墓地在几年就已经被预言了，这将是迄今为止能实证它存在的最佳证据。钱德拉的这些数据也能帮助天文学家们更好地理解银河系中心的超大质量黑洞是如何增长的。

这一发现是钱德拉目前正在进行的对人马座A*周围区域进行监测计划的一部分，人马座A*就是银河系中心的超大质量黑洞。在加州圣地亚哥 今天召开的美国天文学会会议上，来自加州大学的迈克尔·穆诺（Michael Muno）宣布了这项发现。

人马座A*周围70光年范围内存在着成千上万个X射线源，穆诺及其同事从中挑选出那些最明亮的，并且X射线亮度存在较大变化的源，它们最有可能是处于活动状态的黑洞和中子星。这些特征可以确认它们是位于双星系统中的黑洞和中子星，而且正在从邻近的伴星上将物质抢拉过来。在七个符合标准的源中，有四个位于人马座A*周围3光年的范围内。

“尽管人马座A*周围的区域挤满了恒星，我们预测能够在半径3光年范围内找到一个X射线双星的机率只有20%，”穆诺说。“观测到的这些源的聚集程度表明有大量黑洞和中子星已经被集中在银河系中心。”

同样来自加州大学洛杉矶分校的马克·莫里斯（Mark Morris）是这项研究的合作者，他在十年前就预言了一种被称为动力学摩擦的过程会使恒星级黑洞沉向银河系中心。这些黑洞是大质量恒星恒星爆炸之后的残骸，质量约为太阳的10倍。当黑洞在几光年的距离上绕银河中心运转时，它们会扯动周围的恒星，而那些恒星也会反过来拉扯这些黑洞。

最终的结果是，这些黑洞会螺旋式地向中心移动，而低质量的恒星则被替换了出来。根据对银河系中心区域恒星和黑洞数量的估计，动力学摩擦应该会在人马座A*周围3光年的范围内产生出一个由20,000个黑洞组成的群体。同样的过程对中子星也有效，不过因为它们的质量更小，分布的范围会更广。

一旦黑洞在人马座A*附近聚集，它们就会与那里的正常恒星发生大量的近距离接触，其中一些黑洞可能会处于双星系统中。黑洞强大的引力能够让普通恒星“更换搭档”，使恒星与黑洞组成一对，同时将原来的伴星弹射出去。这个过程，以及中子星类似的过程，会产生出几百对包含黑洞和中子星的双星系统。

“只要每年有1%的双星系统处于活动状态发出X射线，它们就能说明我们所看到的源，”埃里克·普法尔（Eric Pfahl）说，他来自于夏洛茨维尔的弗吉尼亚大学，也是这项研究的合作者之一。描述这些结果的论文已经投给了《天体物理杂志通讯（Astrophysical Journal Letters）》。“虽然这一证据非常间接，不过已经使中子星和恒星级黑洞在距离银河系中心3光年范围内的大量存在变得更可信了。”

这些成团的黑洞和中子星会逐渐被超大质量黑洞——人马座A*所吞噬， 发生这种事件的机率是每100万年一次。按照这一速度，大约有10,000个黑洞和中子星应该已经在几十亿年的时间里被黑洞捕获了，使得中心超大质量黑洞的质量增加了3%。目前估计它包含的质量为太阳的3700万倍。

与此同时，黑洞对低质量恒星的加速会 把低质量恒星从中心区域中弹射出去。这样的驱逐会降低正常恒星被中心超大质量黑洞俘获的可能性。这也可以解释包括银河系在内的一部分星系，尽管中心存在超大质量黑洞， 但却仍然相当安静的原因。

钱德拉上的高新CCD成像分光仪（ACIS）已经在1999到2004年间对这项研究中分析的区域——人马座A*周围进行了16次观测。研究小组中的其他繁体成员包括弗雷德里克·K·巴加诺夫（Frederick K. Baganoff，麻省理工）、尼尔·勃兰特（Niel Brandt，宾州大学）、安德里亚·盖兹（Andrea Ghez）以及杰西卡·陆（加州大学洛杉矶分校）。