第22部分(第1/4 页)
有10个球状星团还是X射线源,与球状星团包含的恒星总数相比,这就是一个相当大的比率。银河系里已知的明亮X射线源总共约有50个。银河系的总质量是1000亿Mop 而所有球状星团的总质量只占其中的1/2000。如果球状星团里X射线源的数量与恒星数量之比与银河系中一样,那么在任何一个球状星团中都难以找到一个X射线源,而事实上却有10个,这表明球状星团是很有利于产生X射线源的场所。X射线源通常联系着能捕获周围气体并加热到开氏几百万度的致密星,一个质量为1000M的黑洞当然也可以吸取其周围恒星所丧失的气体并使之发出X射线。
但是,实际情况并不像乍看之下那样有利于黑洞。最近的观测和理论进展倾向于否定球状星团中大黑洞的存在,理由如下:如果球状星团的动力学演化总是以大黑洞的形成为终结,那么就应该有许多球状星团有中心光度峰,然而这种峰只在少数几个星团中被观测到。于是就必定有一种机制能够打断星团核心的引力坍缩,使之稳定在一个“正常”尺度上,这就是双星系统的形成。
这是一个很自然的解释,但我们还必须等待大型计算机的复杂数值计算,以证实小空间内许多恒星的相遇的确有刮于双星系统的形成。按照天体力学,一旦球状星团中心有一个大质量双星系统形成,任何一个太靠近该系统的恒星就会被引力反冲抛射到远处,这就是“强求的”双星系统的形成能够中断星团核心收缩的基本道理。许多球状星团也是X射线源这一事实是双星存在的另一证据。由于球状星团的X射线源并不比星系盘上的源亮很多,也的确没有理由再去引入有别于密近双星系统里中子星或黑洞吸积气体的机制(见第16章)。此外,球状星团的源常是X射线暴,爆发一般持续数秒钟,这种现象通常也归因于有伴星共存的致密星。
最后,提高了分辨率的X射线探测器已经查明,球状星团X射线源的位置与星团中心稍有偏离,而一个大黑洞会支配星团核心区域恒星的运动,因而就该占据星团的中心位置。
所以,球状星团中心大黑洞的假设最近已“声名扫地”。但是,在银河系的几百个、在巨大椭圆星系梅西叶87的匕0皿个球状星团里,质量足够大的团产生出中心黑洞的可能性是不能排除的。
人马座的银心黑洞
银河系的动力学中心是在人马座方向,但被大量的气体和尘埃云所遮掩。那里发射的可见光波段的光子,每1
亿个中才有1个能在经历3万光年的行程后到达地球,在这种情况下,传统的望远镜是没有什么大用处的。对天文学家来说幸运的是,电磁辐射有宽广的谱,从射电波直到伽玛射线。这个谱中的射电、红外和X射线辐射不受尘埃云影响,所以银河系中心可以用射电望远镜和卫星来研究。
银心的直径是30光年,其“热”光度(即所有波长辐射贡献的总和)是太阳光度的1000万倍,那里有两个射电源。一个是人马座A东,具备超新星遗迹的所有特征;另一个是人马座A西,是两种类型的射电辐射的复合:一种是热气体云的自然“热”辐射,另一种则来自人马座A西的中心,不是热辐射,而是速度接近光速的电子产生的所谓同步辐射(见下文“五点特征”一节)。
这个“非热”射电源被称为人马座A,是银河系里最强的射电源,其光度10倍于太阳的光学光度,然而最引人注意的还是它的致密性:辐射是来自一个尺度小于30亿公里的小区域,这个尺度与土星的轨道或红巨星的直径相当。在这样小的范围内不可能放进一个星团,因而射电辐射是来自单一的源。只有很少几种源能发射射电波,即脉冲星、超新星遗迹、双星X射线源以及大质量黑洞,不妨逐一予以考查。
不可能是脉冲星,因为已知最明亮的脉冲星的光度也比人马座A*小1万倍,况且来自银心的射电辐射从未有过脉冲,而且非常稳定。
也不可能是双星X射线源。这种源在所有波长上的辐射都有振荡,其平均射电光度比人马座A*小10万倍,即使爆发时的峰值也只及后者的十分之一。而且,一方面人马座A*的射电光度相对于密近双星系统而言过强,另一方面其X射线光度相对说来又太弱。
爆发不久的超新星遗迹可以是强射电源,但这种解释的困难在于,膨胀速度将远大于人马座A*15公里/秒的观测值。
人马座A*不可能只有通常恒星那样的质量。假如是那样,该射电源就会具有银心区域恒星的典型速度,即150公里/秒,于是该源就会