天文學家發現一個充滿小黑洞的星團

幾千光年外的球狀星團有個讓人驚奇的核心。天文學家發現，NGC 6397球狀星團包裹著一群恆星質量等級的黑洞，而不是一個相對巨大的黑洞。

球狀星團常認為是早期宇宙的「化石」，它們是非常緻密，大約包含有十萬至一百萬顆非常古老的恆星，有些就像NGC 6397，和宇宙一樣古老。所有的球狀星團，它所有的恆星都是形成在同一時期、同一氣體雲中，我們的銀河系大約有150個已知的球狀星團。

這些球狀星團是研究宇宙歷史、或是它們繞行的星系中暗物質含量的絕佳工具，但是近來天文學家關注於一種難以捉摸的天體，中等質量黑洞。

這些中等質量黑洞（intermediate-mass black holes）位於恆星質量黑洞（Stellar black hole）和超大質量黑洞（supermassive black holes）之間，後者通常是位於星系中心。關於中等質量黑洞存在的確鑿證據很少，而且還沒有定論。理論模型顯示，它們可以在球狀星團中找到，球狀星團是恆星聚集的重力核心，就像超大質量黑洞周圍的較大星系一樣。

這與一種稱為動態摩擦的阻力相一致，其中，群集的對象互相交換動量，諸如白矮星，中子星和黑洞這類的死亡恆星比主序星更緻密，它們向內移動，而其它的較輕的恆星則往外圍移動。天文學家使用恆星演化理論推測，發現的大部分額外質量都是黑洞。

位於約7800光年之外的NGC 6397，其中心可能是一個中等質量的黑洞。

天文學家 Eduardo Vitral表示：有力的證據顯示NGC 6397的緻密核心有個看不見的質量，佔比例不大，但我們驚訝發現，它不是「點狀」呈現，應該不是一個孤立的巨大黑洞。

最近發現居住在球狀星團的中心區域的不是中等質量黑洞，而可能是一群恆星質量黑洞。如今這些發現再次獲得驗證。

這些觀測證據，對於研究恆星質量黑洞和尋找中等質量黑洞是很有幫助的，天文學家可以優化搜索，排除行為相同的球狀星團。另外對於其它黑洞研究也很有價值。由於這些對象將繼續向星團的中心移動，因此該團隊相信最終它們將開始相互纏繞並合併，最終就可能會形成中等質量的黑洞，當然這過程需經過很長很長的時間。

這類星團的核心對於重力波天文學非常重要。由於它們是非常緻密的聚合，因此會加速這過程，這意味著我們可以特別著眼於這些區域，針對合併前的狀態研究，並可預測黑洞合併時即將發生的重力波事件。

【圖：美國太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】 研究全文刊登在2021年2月11日出版的《天文學和天體物理學報》