微小星系，大发现：在附近的Segue 1发现黑洞
信不信由你，这张图像的中心有一个星系。Segue 1 是一个非常微弱的矮星系，包含很少的恒星。新的研究表明，其中心隐藏着一个意想不到的巨大黑洞。图片来源：SIMBAD，DSS
（蜘蛛网eeook.com）据德克萨斯大学奥斯汀分校（作者：Emily Howard）：Segue 1 小而不起眼，是附近的一个矮星系，只有少数恒星——太少了，无法提供防止自身散射到太空中所需的引力。与其他矮星系一样，长期以来人们认为来自一种称为暗物质的神秘物质的引力是主要的约束力。
然而，德克萨斯大学奥斯汀分校和德克萨斯大学圣安东尼奥分校的新研究颠覆了这一假设，挑战了天文学家对矮星系的理解。Segue 1 中心的一个巨大黑洞提供了所需的胶水，而不是暗物质，使恒星被其引力束缚在一起。
“我们的工作可能会彻底改变矮星系或星团的建模，包括超大质量黑洞，而不仅仅是暗物质晕，”领导这项研究的 UTSA 研究生纳撒尼尔·卢扬 （Nathaniel Lujan） 说。
这一发现最近发表在《天体物理学杂志快报》上，是德克萨斯大学奥斯汀分校和 UTSA 联合举办的天文学课程的高潮。该课程由天体物理学家 Karl Gebhardt（德克萨斯大学奥斯汀分校）和 Richard Anantua（UTSA）共同授课，让学生有机会使用先进的建模技术和技巧来研究引力对星系的影响。
“我们设计这门课程是为了促进我们两所大学之间的合作，”Gebhardt 说。“最初，该项目是模拟 Segue 1 内部的引力动力学。它带来了一项重大发现，真正证明了这些学生的才华和他们坚定的辛勤工作。
学生们使用德克萨斯大学奥斯汀分校德克萨斯高级计算中心的超级计算机创建了数十万个复杂模型。每个人都根据黑洞的存在、黑洞的大小、暗物质的丰度和其他假设因素绘制了 Segue 1 恒星的预期路径——所有这些都是为了寻找与 W.M. Keck 天文台观测到的恒星真实运动密切匹配的模型。
“内特带着出色的职业道德和学习新方法的爱好进入了他的第一门天文学选修课，”阿南图亚说。“这个项目需要两者，该项目将陡峭的计算学习曲线与对超大质量黑洞附近强引力的理论掌握相结合。”
学生们首先识别了 Segue 1 引力影响下的恒星。塞格 1 号距离银河系仅 75,000 光年，是银河系非常近的邻居。因此，引力更强大的银河系正在积极地将恒星吸引到自己体内。这个过程称为“潮汐剥离”。
被剥离的恒星将分布在塞格 1 号，银河系的外缘由那些迁徙出来的恒星主导。通过测量郊区恒星的数量并减去中心区域的恒星数量，他们过滤掉了银河系影响下的恒星。
接下来，该团队绘制了剩余星星的速度和方向。很快人们就发现，朝向中心的恒星正在快速、紧密的圆圈中行进——这是黑洞的明显迹象。暗物质比例高的模型，或者同时存在暗物质和黑洞的模型匹配度很差。
更令人兴奋的是它的巨大尺寸。据估计，它的质量是太阳的 450,000 倍，大约是 Segue 1 中所有恒星质量总和的 10 倍。在大多数星系中，中心黑洞的质量不超过恒星的质量。
“黑洞的质量和宿主星系的质量之间存在很强的关系。Segue 1 中的黑洞明显大于预期，“Gebhardt 解释道。“如果这种大质量比在矮星系中很常见，我们将不得不改写这些系统的演化方式。”
对 Segue 1 发展的一个可能解释是，它曾经是一个更大的星系，拥有更多的恒星。然而，随着时间的推移，银河系可能已经偷走了大部分恒星，只留下了少数。
另一种可能性是，Segue 1 类似于一类新发现的星系，称为小红点，这些星系似乎是在巨大的黑洞和很少的恒星中发展起来的。这些早期星系位于宇宙最遥远的地方，很难研究。有了 Segue 1，天文学家现在可能在附近有一个天体，使他们能够观察小红点中正在进行的一些过程。
无论这个微小星系是如何演化的，Segue 1 都被证明是对当前关于矮星系的假设的有趣挑战。这只是表明，大惊喜可以在小包装中出现。
更多信息：Nathaniel Lujan 等人，用超大质量黑洞模拟“暗物质主导”矮星系 Segue 1，天体物理学杂志快报 （2025）。DOI：10.3847/2041-8213/ae0b4f
