Segue 1 小而不起眼，是附近的一個矮星系，僅包含少數恆星——少到無法提供防止自身外散到太空中所需的重力。與其他矮星系一樣，長久以來認為一種稱為暗物質的重力是主要的束縛力。
然而，德州大學奧斯汀分校和聖安東尼奧分校的一項新研究推翻了這一假設，挑戰了天文學家對矮星系的理解。Segue 1 中心的一個巨大黑洞提供了所需的重力，而不是暗物質，使恆星被其重力束縛在一起。
領導這項研究的 UTSA 研究生納撒尼爾·盧揚 （Nathaniel Lujan）表示「我們的工作可能會徹底改變對矮星系或星團的建模，包括超大質量黑洞，而不僅僅是暗物質」。
這項發現最近發表在《 天體物理學雜誌快報 》上，是德州大學奧斯汀分校和 UTSA 聯合舉辦的天文學課程的高潮。該課程由天體物理學家 Karl Gebhardt和 Richard Anantua共同授課，讓學生有機會使用先進的建模技術和技巧來研究重力對星系的影響。
「我們設計這門課程是為了促進我們兩所大學之間的合作，」格布哈特說。「最初，該項目是對 Segue 1 內部的重力動力學進行建模。它帶來了一項重大發現，在目標明確且辛勤的工作下這些學生證明了他們的才華。」
學生們使用德州大學奧斯汀分校高級計算中心的超級計算機創建了數十萬個複雜模型。每個人都根據黑洞的存在、黑洞的大小、暗物質的多少和其他假設因素繪製了 Segue 1 恆星的預期路徑，所有這些都是為了尋找與 WM Keck 天文臺觀測到的恆星真實運動相近而匹配的模型。
「內特帶著出色的工作倫理和對於學習新方法的熱情而投入了他的第一門天文學選修課，」阿南圖亞說。「該專案將陡峭的計算學習曲線與對超大質量黑洞附近強重力的理論掌握相結合，這對此專案來說，兩樣都不可或缺。」
學生們首先辨識了 Segue 1 重力影響下的恆星。Segue 1 距離銀河系僅 75,000 光年，是銀河系的近鄰。因此，引力更強大的銀河系正在積極地將恆星吸納自己體系內，這個過程被稱為“潮汐剝離”。
被剝離的恆星將分佈在Segue 1 上，銀河系的外緣由那些遷徙出來的恆星主導。通過測量外圍恆星的數量並從中心區域減去，過濾掉了在銀河系影響下的恆星。
接下來，該團隊繪製了剩餘恆星的速度和方向。很快就發現，朝向中心的恆星以快速繞圈的方式行進—這是黑洞的明顯跡象。而暗物質比例高的模型、或暗物質和黑洞並存的模型匹配度都很差。
更令人興奮的是發現黑洞的巨大質量。據估計，它的質量是太陽質量的 450,000 倍，大約是 Segue 1 中所有恆星質量總和的 10 倍。在大多數星系中，中心黑洞的質量不會超過恆星的質量。
「黑洞的質量和宿主星系的質量之間有很強的關連性。Segue 1 的黑洞比原先預期的明顯大得多，」Gebhardt 解釋道。「如果這種大質量比例在矮星系中很常見，我們將不得不改寫這些系統的演進方式。」
對 Segue 1 演進的一種可能解釋是，它曾經是一個有更多恆星的更大星系。然而，隨著時間的推移，銀河系可能已經攫取了大部分恆星，僅少數遺留下來。
另一種可能性是，Segue 1 類似於一類新發現的星系，稱為小紅點，這些星系似乎是在巨大的黑洞和很少的恆星中發展起來的。這些早期星系位於宇宙最遙遠的地方而難以研究。有了 Segue 1，天文學家現在在臨近處有一個能提供他們觀察小紅點演變過程的的天體。
無論這個微小星系如何演化，Segue 1 都被證明是對當前對於矮星系假設的有趣挑戰。這只是說明，不起眼之處，仍會有大驚奇。
資料來源 : Phys.org
文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。
