在银河系的太空星系中发现了一个奇怪的巨大黑洞

德克萨斯大学奥斯汀麦克唐纳天文台的天文学家发现了一个异常大的质量 黑洞 在某人的心中 银河矮卫星星系，称为 Leo I，与我们星系的黑洞大小相当，这一发现可以重新定义我们对所有星系如何演化的理解 – 宇宙的基石。 该作品发表在最近一期的 天体物理学杂志.

由于其特殊性，该团队决定研究 Leo I。 与大多数绕银河系运行的矮星系不同，狮子座一号不包含大量暗物质。 研究人员测量了狮子座 I 的暗物质分布——暗物质的密度如何从星系的外边缘到其中心变化。 他们通过测量它们对恒星的引力来做到这一点：恒星移动得越快，它们轨道上的物质就越多。 特别是，该团队想看看暗物质的密度是否朝着银河系中心增加。 他们还想看看他们的轮廓测量是否与之前使用旧望远镜数据结合计算机模型进行的测量相匹配。

麦克唐纳天文台的天文学家发现，银河系的一个小型卫星星系——狮子座一号（插图）（主图）有一个质量与银河系大致相同的黑洞。 第一头狮子比银河系小30倍。 结果可能表明天文学家对星系演化的理解发生了变化。 图片来源：ESA/Gaia/DPAC； SDSS（插图）

该团队由最近从奥斯汀大学获得博士学位的 Maria Jose Bustamante 领导，包括犹他州天文学家 Eva Noyola、Karl Gebhardt 和 Greg Zeemann，以及德国马克斯普朗克地外物理研究所 (MPE) 的同事。

为了进行观测，他们在 2.7 米麦克唐纳天文台的哈兰 J. 史密斯望远镜上使用了一种名为 VIRUS-W 的独特仪器。

当该团队将改进后的数据和复杂模型输入 UT Austin 高级计算中心的超级计算机时，他们得到了惊人的结果。

格布哈特说：“模型尖叫着说你需要在中心有一个黑洞；你真的不需要那么多暗物质。”“你有一个非常小的星系落入银河系，它的黑洞与银河。 质量比非常大。 银河系占主导地位。 狮子座I黑洞大致相当。”结果是前所未有的。

研究人员表示，由于更好的数据和超级计算机模拟的结合，该结果与之前对 Leo I 的研究不同。 在之前的研究中，银河系的密集中心区域大多未被探索，这些研究集中在单个恒星的速度上。 目前的研究表明，对于过去采取的少数几种速度，存在偏向于较低速度的倾向。 这反过来又减少了它们轨道内推断的物质数量。

德克萨斯大学奥斯汀麦克唐纳天文台的 Harlan J. Smith 2.7 米（107 英寸）望远镜。 图片来源：马蒂哈里斯/麦当劳天文台

新数据集中在中部地区，不受这种偏差的影响。 恒星轨道中包含的推断物质数量急剧增加。

布斯塔曼特说，这一发现可能会动摇天文学家对星系演化的理解，因为“对于矮球形星系中的这种类型的黑洞，没有任何解释。”

Gebhardt 补充说，这一发现更加重要，因为天文学家使用像 Leo I 这样的星系，称为“矮球体星系”，已有 20 年的时间来了解暗物质在星系中的分布情况。 这种新型的黑洞合并也为引力波天文台提供了一个新的信号来寻找。

“如果狮子座一号黑洞的质量很大，它或许可以解释黑洞是如何在大质量星系中生长的，”格布哈特说。 这是因为随着时间的推移，当像狮子座 I 这样较小的星系落入较大的星系时，较小星系的黑洞会与较大星系中的黑洞合并，从而增加它们的质量。

VIRUS-W 由德国 MPE 的一个团队建造，是目前世界上唯一可以进行这种暗物质剖面研究的仪器。 诺约拉指出，南半球的许多矮星系都是它的好目标，但南半球没有配备望远镜。 然而，巨型麦哲伦望远镜（格林威治标准时间) 目前正在建设中，智利部分设计用于此类工作。 UT Austin 是 GMT 的创始合伙人。

参考：“矮球状 Leo I 暗物质和中心黑洞质量的动态分析”，作者：MJ Bustamante Russell、Eva Noyola、Karl Gebhardt、Maximilian H Fabricius、Zimina Mazalai、Jens Thomas 和 Greg Zeman，2021 年 11 月 5 日和 天体物理学杂志.
DOI：10.3847 / 1538-4357 / ac0c79