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研究显示大质量黑洞可能并非由星系合并激活  

2017-08-30 08:06:29|  分类: 探索发现 |  标签: |举报 |字号 订阅

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研究显示大质量黑洞可能并非由星系合并激活

这就是COSMOS视场,由加拿大-法国-夏威夷联合望远镜(CFHT)拍摄。从中可以识别出大量非常暗弱的星系。一项据此以及来自欧洲南方天文台和XMM-牛顿空间望远镜的数据进行的研究带来了一个出乎意料的结果。科学家们发现黑洞一般是由其所在宿主星系内部的机制所激活的,如星系盘不稳定,星爆等,而非之前认为的星系合并或相互扰动。这张图像中一部分核心含有超大质量黑洞的活动性息被用红色标记标示了出来。 
 这就是COSMOS视场,由加拿大-法国-夏威夷联合望远镜(CFHT)拍摄。从中可以识别出大量非常暗弱的星系。一项据此以及来自欧洲南方天文台和XMM-牛顿空间望远镜的数据进行的研究带来了一个出乎意料的结果。科学家们发现黑洞一般是由其所在宿主星系内部的机制所激活的,如星系盘不稳定,星爆等,而非之前认为的星系合并或相互扰动。这张图像中一部分核心含有超大质量黑洞的活动性息被用红色标记标示了出来。

  最近一项结合了欧洲南方天文台甚大望远镜和欧空局XMM-牛顿空间X射线望远镜数据的研究结果让科学家们倍感意外。他们发现在过去110亿年中,大部分星系核心位置隐匿的超大质量黑洞可能并非如先前认为的那样是由星系合并活动激活的,而是有着其他的原因。

  在几乎所有的大型星系的核心都隐藏着超大质量的黑洞,其质量往往相当于数百万甚至数十亿倍太阳质量。在许多星系中,包括我们的银河系,这种黑洞是宁静的。但在另外一些星系中,尤其是一些宇宙早期的星系中,这些中央黑洞大量吞噬周遭物质,并在此过程中发出剧烈的高能辐射。

  现在问题来了:这些似乎激活了黑洞的物质是从哪里来的?到目前为止,许多天文学家认为这些物质来自两个星系相互合并或近距离擦肩而过的过程中导致的扰动,从而使这些物质偏离原先位置,落入黑洞的“虎口”。然而这一次的观测结果似乎对这一说法提出了质疑。

  来自德国马克思·普朗克研究所的维拉·埃尔维托(Viola Allevato)率领一个国际天文学家小组对一个被称作“COSMOS视场”(COSMOS field)的天区中超过600个活动星系核进行了细致分析。正如预料中的一样,他们发现极端活跃的星系核非常罕见,在过去110亿年中的大部分活动星系核属于中等亮度。然后,他们便遇到了一个意外情况:最新的数据显示这些普通的,亮度中等的活动星系核,即使回溯到非常遥远的过去,看起来似乎并非是由星系合并过程引发的。有关这一发现的论文将发表于近期出版的《天体物理学报》。

  活动星系核的存在可以由在黑洞附近发出的强烈X射线辐射得知,这种辐射可以被欧空局的XMM-牛顿X射线空间望远镜侦测到。随后科学家们会调用欧洲南方天文台强大的甚大望远镜对这些星系进行后续观测,这种观测将测量其距离地球的距离。有了这些数据,小组便能得到一张有关活动星系核空间三维分布的地图。

  米塞拉·布鲁萨(Marcella Brusa)是这篇论文的合著者之一。她说:“我们为此花费了几乎5年时间,但是结果是我们获得了迄今最大,最全面的X射线波段活动星系核巡天地图。”

  有了这张三维地图的帮助,天文学家们得以了解活动星系核的分布情况并将其与理论预计进行对比。同时他们还能目睹活动星系核的分布是如何随着宇宙年龄的增长而变化的,从110亿年前一直到今天。

  小组的研究结果发现活动星系核最可能出现的地方是那些含有大量暗物质的大质量星系核心。这是一个意外,并且不符合现有理论预计。因为如果活动星系核果真是由星系碰撞产生的,那么应当更倾向于在中型质量星系(即质量不超过1万亿倍太阳质量)中发现它们。可是小组发现的结果是活动星系核大部分都存在于比“星系合并激活理论”预计质量值超出大约20倍的星系中。

  “这些结果让我们对于黑洞吞噬周遭物质的行为本质有了新的认识,” 埃尔维托说,他是这篇论文的第一作者。“这显示黑洞一般是由其所在宿主星系内部的机制所激活的,如星系盘不稳定,星爆等,而非之前认为的星系合并或相互扰动。”

  阿列克斯·芬诺古恩诺夫(Alexis Finoguenov)是这项工作的导师,他说:“即便是在遥远的过去,一直回溯至110亿年前,星系碰撞理论也只能解释中等亮度活动星系核的很小一部分。在当时宇宙更加拥挤,星系间的相互距离更近,因此碰撞现象也更加频繁。从这个意义上来说,此次新的研究结果是一个意外。”(晨风)

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