凹瑪幫黑洞量體重

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黑洞的重量，怎麼量？如果是人的話，好簡單，就在體重計上站一下，數字就出來了。但是，能
讓黑洞站上去的巨大的體重計，並沒有這種東西；就算有，黑洞驚人的重力，沒兩下可就把體
重計吞了。
話是這麼說，但天文學家最近還是幫一個遙遠星系裡的黑洞精確測出重量。但用的不是磅秤，
而是凹瑪望遠鏡，辦法是去觀察：「黑洞周圍冷氣體盤的旋轉速度」。
這個原理在天文學領域可說是無人不知。譬如舉「太陽」為例，沒人能把太陽放在磅秤上，但天
文學家知道太陽有多重──用的辦法就是去測那些繞太陽公轉的行星們，看旋轉速度是多少。離
太陽最近的水星，以每秒48公里的速度在繞著太陽公轉。地球，以每秒30公里的速度繞著太陽
公轉。離太陽較遠的海王星，以每秒5.5公里的「龜」速繞太陽公轉。
所以說，知道行星的公轉速度以及它與太陽之間的距離，就可以直接算出太陽重量。繞黑洞轉
的氣體盤也適用一樣的道理：和黑洞離得越近，重力越強──氣體轉得比較快；距離黑洞越遠，
重力越弱──氣體轉得比較慢。
凹瑪望遠鏡調查的是位在南方天空的一個巨大橢圓星系，「星系中心有個大黑洞」，先前已經
有人觀測過這個星系，所以那個星系中心有黑洞的這件事情已經知道了。凹瑪的視力很敏銳、
能偵測得到在黑洞周圍有個打轉的冷氣體盤，又透過測量氣體裡的一氧化碳分子發出的毫米波
輻射，於是，天文學家得知，在距離黑洞遠近不同的多種距離下，旋轉速度各是多少。
天文學家們根據這個觀測獲得的資料，算出了黑洞的重量。結果發現，這個星系中心的黑洞重
量達到太陽的22.5億倍。在凹瑪望遠鏡目前為止測過的黑洞中，這是最重的。
橢圓星系中，每10個就有1個擁有「繞星系中心打轉的氣體盤」。因此，天文學家想用同樣的方法
去測量更多位於其他星系中的黑洞，看看黑洞們重量到底是多少。

發現了什麼？

這次用凹瑪望遠鏡去研究的大橢圓星系名稱是“NGC 3258”。位於南方星空中「唧筒座」方向，距
離地球至少1億光年以上。這個星系是由天文學家赫歇爾在1834年時首度發現的。赫歇爾在南
非研究南半球星空。NGC 3258星系，就和所有橢圓星系一樣，它中心也有超大質量黑洞。這個
黑洞被包圍在「冷分子氣體形成的圓形自旋盤」裡面。經凹瑪望遠鏡觀測發現，在距離黑洞500
光年的氣體盤的外圈部分，旋轉速度是時速100萬公里。在距離黑洞只有65光年的氣體盤內側位
置，旋轉速度遠超過時速300萬公里以上。根據這些測量結果得知，那個黑洞的質量（即「重量」）
應該是：太陽的22.5億倍。

誰發現的？

這項研究由美國德州 A&M大學Benjamin Boizelle所主持的天文團隊負責。團隊中其他美國團員還
有Aaron Barth、 Jonelle Walsh、David Buote、Andrew Baker 和Jeremy Darling等，還有一位是中國北
京大學的何子山（Luis Ho）教授。他們的結果發表在天文學專業雜誌《天文物理期刊》上。

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