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有10個球狀星團還是X射線源,與球狀星團包含的恆星總數相比,這就是一個相當大的比率。銀河系裡已知的明亮X射線源總共約有50個。銀河系的總質量是1000億Mop 而所有球狀星團的總質量只佔其中的1/2000。如果球狀星團裡X射線源的數量與恆星數量之比與銀河系中一樣,那麼在任何一個球狀星團中都難以找到一個X射線源,而事實上卻有10個,這表明球狀星團是很有利於產生X射線源的場所。X射線源通常聯絡著能捕獲周圍氣體並加熱到開氏幾百萬度的緻密星,一個質量為1000M的黑洞當然也可以吸取其周圍恆星所喪失的氣體並使之發出X射線。

但是,實際情況並不像乍看之下那樣有利於黑洞。最近的觀測和理論進展傾向於否定球狀星團中大黑洞的存在,理由如下:如果球狀星團的動力學演化總是以大黑洞的形成為終結,那麼就應該有許多球狀星團有中心光度峰,然而這種峰只在少數幾個星團中被觀測到。於是就必定有一種機制能夠打斷星團核心的引力坍縮,使之穩定在一個“正常”尺度上,這就是雙星系統的形成。

這是一個很自然的解釋,但我們還必須等待大型計算機的複雜數值計算,以證實小空間內許多恆星的相遇的確有刮於雙星系統的形成。按照天體力學,一旦球狀星團中心有一個大質量雙星系統形成,任何一個太靠近該系統的恆星就會被引力反衝拋射到遠處,這就是“強求的”雙星系統的形成能夠中斷星團核心收縮的基本道理。許多球狀星團也是X射線源這一事實是雙星存在的另一證據。由於球狀星團的X射線源並不比星系盤上的源亮很多,也的確沒有理由再去引入有別於密近雙星系統裡中子星或黑洞吸積氣體的機制(見第16章)。此外,球狀星團的源常是X射線暴,爆發一般持續數秒鐘,這種現象通常也歸因於有伴星共存的緻密星。

最後,提高了解析度的X射線探測器已經查明,球狀星團X射線源的位置與星團中心稍有偏離,而一個大黑洞會支配星團核心區域恆星的運動,因而就該佔據星團的中心位置。

所以,球狀星團中心大黑洞的假設最近已“聲名掃地”。但是,在銀河系的幾百個、在巨大橢圓星系梅西葉87的匕0皿個球狀星團裡,質量足夠大的團產生出中心黑洞的可能性是不能排除的。

人馬座的銀心黑洞

銀河系的動力學中心是在人馬座方向,但被大量的氣體和塵埃雲所遮掩。那裡發射的可見光波段的光子,每1

億個中才有1個能在經歷3萬光年的行程後到達地球,在這種情況下,傳統的望遠鏡是沒有什麼大用處的。對天文學家來說幸運的是,電磁輻射有寬廣的譜,從射電波直到伽瑪射線。這個譜中的射電、紅外和X射線輻射不受塵埃雲影響,所以銀河系中心可以用射電望遠鏡和衛星來研究。

銀心的直徑是30光年,其“熱”光度(即所有波長輻射貢獻的總和)是太陽光度的1000萬倍,那裡有兩個射電源。一個是人馬座A東,具備超新星遺蹟的所有特徵;另一個是人馬座A西,是兩種型別的射電輻射的複合:一種是熱氣體雲的自然“熱”輻射,另一種則來自人馬座A西的中心,不是熱輻射,而是速度接近光速的電子產生的所謂同步輻射(見下文“五點特徵”一節)。

這個“非熱”射電源被稱為人馬座A,是銀河系裡最強的射電源,其光度10倍於太陽的光學光度,然而最引人注意的還是它的緻密性:輻射是來自一個尺度小於30億公里的小區域,這個尺度與土星的軌道或紅巨星的直徑相當。在這樣小的範圍內不可能放進一個星團,因而射電輻射是來自單一的源。只有很少幾種源能發射射電波,即脈衝星、超新星遺蹟、雙星X射線源以及大質量黑洞,不妨逐一予以考查。

不可能是脈衝星,因為已知最明亮的脈衝星的光度也比人馬座A*小1萬倍,況且來自銀心的射電輻射從未有過脈衝,而且非常穩定。

也不可能是雙星X射線源。這種源在所有波長上的輻射都有振盪,其平均射電光度比人馬座A*小10萬倍,即使爆發時的峰值也只及後者的十分之一。而且,一方面人馬座A*的射電光度相對於密近雙星系統而言過強,另一方面其X射線光度相對說來又太弱。

爆發不久的超新星遺蹟可以是強射電源,但這種解釋的困難在於,膨脹速度將遠大於人馬座A*15公里/秒的觀測值。

人馬座A*不可能只有通常恆星那樣的質量。假如是那樣,該射電源就會具有銀心區域恆星的典型速度,即150公里/秒,於是該源就會

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