大质量黑洞

深蓝色的畅想

ALMA对超大质量黑洞周围旋转的冷气体进行了最精确的测量。这个超大质量黑洞位于巨型椭圆星系NGC 3258的中心。多色椭圆反映了环绕黑洞的气体运动，蓝色表示朝向地球的移动，红色表示远离地球。中间的插图框表示气体盘旋转速度如何随其与黑洞的距离而变化。天文学家发现，在距离黑洞越近的地方，这些物质的旋转速度越快，这使他们能够准确计算出黑洞的质量：大约是太阳的22.5亿倍

　　“多年来，我们的团队一直在用ALMA观测邻近的椭圆星系，以寻找和研究围绕巨型黑洞旋转的分子气体盘，”该研究的合著者、加州大学欧文分校的亚伦·巴斯说，“NGC 3258星系是我们发现的最佳目标，因为我们从中追踪到的旋转盘比其他任何星系都更靠近黑洞。”

      正如地球受到了更强的引力，因此绕太阳公转的速度比冥王星更快，NGC 3258星系气体盘的内部区域也是如此。由于黑洞引力的影响，气体盘内部区域的旋转速度要比外部区域快得多。ALMA的数据显示，在距离黑洞500光年的外边缘，气体盘的转速约为每小时100万公里；而在距离黑洞65光年的气体盘中心，转速达到了每小时300多万公里。

　　研究人员通过模拟气体盘的旋转来确定黑洞的质量，并考虑了星系中心区域恒星的额外质量和其他细节，如气体盘轻微扭曲的形状。对气体盘快速旋转的清晰探测使研究人员能够以优于1%的精度来确定黑洞的质量，尽管他们估计测量结果中还有额外12%的不确定性，因为地球与NGC 3258星系的距离并不是很精确。不过，即使考虑到距离的不确定性，这项研究也是对银河系以外的任何黑洞最精确的质量测量之一。

　　“下一个挑战是找到更多像这样近乎完美的旋转气体盘的例子，这样我们就可以应用这种方法，在更大的星系样本中测量黑洞质量，” 博伊泽尔总结道，“更多达到这一精度水平的ALMA观测也将帮助我们更好地理解星系和黑洞在整个宇宙年龄中的成长情况。”