极速宇宙风:最新天文研究解释黑洞如何推动星系演化

极速宇宙风:最新天文研究解释黑洞如何推动星系演化 类星体风(浅蓝色)从超大质量黑洞周围的吸积盘(橘红色)上发射出来的艺术家印象图。图片来源:NASA/CXC/M.Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration宇宙动力学:星系中的气体加速一个遥远星系中的气体云正被星系中心的超大质量黑洞发出的爆炸性辐射以每秒超过10000英里的速度越来越快地推向邻近的恒星。这一发现有助于阐明活动黑洞是如何通过刺激或扼杀新恒星的发展来不断塑造星系的。威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授凯瑟琳-格里尔(Catherine Grier)和应届毕业生罗伯特-惠特利(Robert Wheatley)领导的研究小组利用多年来从类星体(一种特别明亮和湍流的黑洞,位于数十亿光年外的宝瓶座)收集的数据揭示了这种加速气体。他们在麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上展示了他们的发现。科学家认为黑洞位于大多数星系的中心。类星体是一种超大质量黑洞,周围环绕着被黑洞巨大引力拉入的物质盘。类星体风(浅蓝色)从超大质量黑洞周围的吸积盘(橘红色)上发射出来的图像。右侧插图是来自类星体 SBS 1408+544 的两个光谱,显示了吸收光的左移,揭示了类星体风推动气体加速的过程。资料来源:NASA/CXC/M.Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration类星体照明机制"圆盘中的物质一直在向黑洞坠落,这种拉扯的摩擦力会加热圆盘,使它变得非常非常热,非常非常亮,"格里尔说。"这些类星体真的很亮,由于从圆盘内部到远处的温度范围很大,它们的辐射几乎覆盖了所有的电磁波谱"。明亮的光线使类星体几乎和宇宙一样古老(多达 130 亿光年之远),其辐射范围之广使其对天文学家探测早期宇宙特别有用。类星体 SBS 1408+544 的图像,十字准线中心的蓝点。图片来源:Jordan Raddick 和 SDSS 合作小组黑洞风的观测启示研究人员利用斯隆数字巡天计划(Sloan Digital Sky Survey)现在称为"黑洞映射器混响绘图项目"(Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project)的一项计划收集到的八年多来对一颗名为 SBS 1408+544 的类星体的观测数据进行了研究。他们通过发现类星体中消失的光被气体吸收的光来追踪由气态碳组成的风。但是,SBS 1408+544 的光影并没有在光谱中表示碳的正确位置被吸收,而是随着每一次对 SBS 1408+544 的观察,光影都会偏离原点更远。惠特利说:"这种变化告诉我们,气体正在快速移动,而且速度一直在加快。风在加速,因为它受到从吸积盘上喷出的辐射的推动。"包括格里尔在内的科学家曾表示,他们以前观测到过来自黑洞吸积盘的加速风,但这一说法尚未得到更多观测数据的支持。新的结果来自近十年来对SBS 1408+544进行的约130次观测,这使得研究小组能够以极高的置信度确定速度的增加。黑洞风对银河系演化的影响天文学家对从类星体中挤出气体的风很感兴趣,因为这可能是超大质量黑洞影响其周围星系演化的一种方式。惠特利说:"如果它们的能量足够大,风可能会一直吹到宿主星系,在那里它们可能会产生重大影响。"根据不同的情况,类星体的风可以提供压力,将气体挤压在一起,加速宿主星系中恒星的诞生。或者,它可能会冲走这些燃料,阻止潜在恒星的形成。"超大质量黑洞很大,但与它们所在的星系相比真的很小,"格里尔说,他的工作得到了美国国家科学基金会的支持。"但这并不意味着它们不能相互'对话',这是一个黑洞与另一个黑洞对话的一种方式,我们在模拟这类黑洞的影响时必须考虑到这一点"。关于 SBS 1408+544 的研究报告于 6 月 11 日发表在《天体物理学报》上。 ... PC版: 手机版:

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黑洞在宇宙大爆炸后不到十亿年形成类星体

黑洞在宇宙大爆炸后不到十亿年形成类星体 早期宇宙中似乎不可能存在超大质量黑洞,这已经是个问题了;詹姆斯-韦伯太空望远镜发现了更早的超大质量黑洞星系,这只会让问题变得更糟。在最新的例子中,研究人员利用韦伯望远镜描述了一个由超大质量黑洞驱动的类星体,它存在于宇宙大爆炸后大约7.5亿年。它看起来正常得令人震惊。类星体是宇宙中最亮的天体,由主动进食的超大质量黑洞提供能量。它们周围的星系为它们提供了足够的物质,使它们形成了明亮的吸积盘和强大的喷流,两者都会释放出大量的辐射。它们通常有一部分被尘埃笼罩,尘埃吸收了黑洞释放的部分能量后会发光。这些类星体发出的辐射量非常大,最终会把附近的一些物质完全赶出星系。因此,早期宇宙中存在的这些特征将告诉我们,超大质量黑洞不仅存在于早期宇宙中,而且还与星系融为一体,就像近代的星系一样。但是要研究它们却非常困难。首先,我们发现的超大质量黑洞并不多;只有九颗类星体可以追溯到 8 亿年前的宇宙。由于距离太远,很难分辨出它们的特征,而且宇宙膨胀引起的红移将许多元素的强烈紫外线辐射带到了红外线深处。然而,韦伯望远镜是专门为探测早期宇宙中的天体而设计的,它对这种辐射出现的红外线波长非常敏感。因此,新的研究是基于将韦伯望远镜对准九个早期类星体中第一个被发现的类星体J1120+0641。它看起来并没有什么与众不同,或者至少很像宇宙历史上最近时期的类星体。研究人员对类星体产生的连续辐射进行了分析,发现有明显迹象表明,类星体被嵌入了一个炙热的、布满尘埃的物质甜甜圈中,就像在后来的类星体中看到的那样。这种尘埃的温度略高于一些较新的类星体,但这似乎是这些天体在宇宙历史早期阶段的共同特征。来自吸积盘的辐射在发射光谱中也很明显。通过各种方法估算出的黑洞质量值是太阳质量的109倍,这显然是超大质量黑洞的范畴。还有证据表明,从某些辐射的轻微蓝移来看,类星体正在以大约每秒 350 公里的速度向外喷射物质。有几个奇怪的现象。一是物质似乎还在以每秒约 300 公里的速度向内坠落。这可能是由于吸积盘中的物质远离我们而旋转造成的。但如果是这样的话,在吸积盘的另一侧向我们旋转的物质也应该与之相匹配。这种现象在非常早期的类星体中也曾出现过几次,但研究人员承认这种效应的物理起源尚不清楚。他们提出的一种解释是,整个类星体都在移动,由于早先与另一个超大质量黑洞合并,类星体被震出了星系中心的位置。另一个奇怪的现象是,高度电离碳的外流速度也非常快,大约是类星体后期外流速度的两倍。这种情况以前也出现过,但也没有任何解释。尽管有些奇怪,但这个天体看起来很像近代的类星体,观测结果表明,尘埃环和(吸积盘)的复杂结构可以在宇宙大爆炸后不到 760 Myr 的时间内在(超大质量黑洞)周围建立起来。同样,这也是个问题,因为它表明在宇宙历史的早期,就有一个超大质量黑洞与其宿主星系融为一体。黑洞要想达到这里所看到的大小,就必须突破所谓的"爱丁顿极限"在产生的辐射驱赶掉邻近的物质、掐断黑洞的食物供应之前,黑洞所能吸入的物质数量。这说明有两种可能。一种是这些天体在其历史的大部分时间里摄取的物质远远超过了爱丁顿极限这是我们没有观测到的,而且这颗类星体也绝对不是这样。另一种可能是,它们一开始的质量就很大(大约是太阳质量的104倍),并以更合理的速度不断进食。但我们并不清楚这么大的东西是如何形成的。因此,早期宇宙仍然是一个相当令人困惑的地方。DOI:10.1038/s41550-024-02273-0 ... PC版: 手机版:

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耀眼的超大质量黑洞对周围环境的影响并没有达到人们的预期

耀眼的超大质量黑洞对周围环境的影响并没有达到人们的预期 包括艾伯利家族天文学和天体物理学讲座教授、宾夕法尼亚州立大学物理学教授 W. Niel Brandt 在内的研究小组在《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上发表了一篇介绍这些成果的论文。这项研究利用美国国家航空航天局钱德拉 X 射线天文台(NASA's Chandra X-ray Observatory)的数据,研究了距离地球最近的一颗类星体。这颗类星体被称为 H1821+643,距离地球约 34 亿光年,位于一个星系团中。类星体是一类罕见而极端的超大质量黑洞,它们疯狂地向内拉扯物质,产生强烈的辐射,有时还会产生强大的喷流。Brandt说:"我一直希望利用钱德拉的敏锐视力更好地研究这颗非凡的类星体。我怀疑这个类星体的"叫声"比它的"咀嚼声"更可怕也就是说,它令人印象深刻的烟火表演并不意味着它对环境也有同样深刻的影响。我很高兴我们坚定的决心最终得到了回报,证实了我的猜测!"这张图片的中心是类星体 H1821+643,这是一个快速增长的超大质量黑洞,天文学家发现,尽管它产生了强烈的辐射,并且从甚大阵列的射电数据(红色)中可以看到粒子喷流,但它的表现并不尽如人意。H1821+643 位于一个星系团的中央,周围环绕着大量炽热的气体,蓝色是钱德拉望远镜通过 X 射线探测到的。类星体周围热气的高温和高密度表明,这个黑洞对其宿主星系的影响比其他星系团中的许多同类黑洞要弱。H1821+643是星系团中距离地球最近的类星体。它距离地球 34 亿光年,在类星体的距离上,图像的宽度约为 100 万光年。图片来源:X射线NASA/CXC/Univ. of Nottingham/H.Russell et al:NSF/NRAO/VLA;图像处理:NASA/CXC/SAO/N.Wolk大多数成长中的超大质量黑洞吸积物质的速度都不如类星体快。天文学家通过观测星系团中心的黑洞,研究了这些更常见黑洞的影响。这类黑洞的定期爆发会阻止它们所蕴含的大量过热气体冷却下来,从而限制了宿主星系中恒星的形成数量,以及有多少燃料被输送到黑洞中。至于星系团中的类星体对其周围环境的影响有多大,我们就知之甚少了。领导这项新研究的英国诺丁汉大学的海伦-拉塞尔(Helen Russell)说:"我们发现,我们研究中的类星体似乎已经放弃了生长较慢的黑洞所施加的大部分控制。黑洞的胃口与其影响力并不匹配"。"为了得出这一结论,研究小组利用钱德拉望远镜对H1821+643及其宿主星系所笼罩的高温气体进行了研究。然而,由于类星体发出的X射线很亮,因此很难研究热气体发出的较弱的X射线。哈佛大学天体物理学中心和史密森尼学会的合著者保罗-努尔森说:"我们必须小心翼翼地去除X射线眩光,以揭示黑洞的影响。然后我们就可以看到,它实际上对周围环境的影响很小。"气体动力学和对未来的影响研究小组发现,星系中心黑洞附近的气体密度要比较远区域的气体密度高得多,气体温度也低得多。科学家们预计,当几乎没有能量源(通常是黑洞爆发的能量)阻止高温气体冷却并流向星系团中心时,高温气体就会有这样的表现。"与星系团中心的大多数其他黑洞相比,这个巨型黑洞产生的热量要少得多,"合著者、英国开放大学的露西-克莱斯说,"这使得高温气体能够迅速冷却下来,形成新的恒星,同时也成为黑洞的燃料源。"研究人员确定,每年相当于太阳质量约3000倍的热气体正在冷却,以至于在X射线中已经看不到了。这种快速冷却可以轻松地为宿主星系中每年观察到的120个太阳质量的新恒星的形成提供足够的物质,也可以为黑洞每年消耗的40个太阳质量的恒星提供足够的物质。研究小组还研究了类星体的辐射直接导致星团高温气体冷却的可能性。这涉及到类星体发出的光子与高温气体中的电子发生碰撞,导致光子能量增加,电子失去能量而冷却下来。研究小组的研究表明,在包含 H1821+643 的星团中很可能发生了这种冷却,但这种冷却太微弱,无法解释所看到的大量气体冷却。合著者、诺丁汉大学的托马斯-布拉本(Thomas Braben)说:"虽然这个黑洞可能因为没有向其环境中注入热量而表现不佳,但目前的状态很可能不会永远持续下去。最终,黑洞的快速燃料摄入应该会增加其喷流的功率,并强烈加热气体。届时,黑洞及其星系的增长速度应该会大幅放缓"。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜 两个超大质量黑洞的合并是一个早已被预测到的现象,尽管从未被直接观测到过。天文学家提出的一个理论是,这些系统的质量如此之大,以至于它们耗尽了宿主星系中驱动合并所需的恒星物质。利用双子座北望远镜的档案数据,一个天文学家小组发现了一个双黑洞,为这一观点提供了有力的证据。据研究小组估计,这个双黑洞的质量是太阳质量的280亿倍,是迄今为止测量到的最重的双黑洞。这次测量不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料,而且还支持了一个由来已久的理论,即超大质量黑洞双星的质量在阻止超大质量黑洞合并方面起着关键作用。资料来源:NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/M.Zamani几乎每个大质量星系的中心都有一个超大质量黑洞。当两个星系合并时,它们的黑洞会形成一对双星,这意味着它们处于相互束缚的轨道上。据推测,这些双星最终会合并,但这一现象从未被观测到过[1]。几十年来,天文学家们一直在讨论这样的事件是否可能发生。在最近发表于《天体物理学报》(TheAstrophysical Journal)的一篇论文中,一个天文学家小组提出了对这一问题的新见解。一个天文学家小组利用由美国国家科学基金会NOIRLab 负责运行的双子座北望远镜(国际双子座天文台的一半)提供的档案数据,测量出了迄今发现的最重的一对超大质量黑洞。两个超大质量黑洞的合并是一种早已被预测到的现象,但从未被观测到过。这对超大质量黑洞提供了一些线索,说明为什么宇宙中发生这种事件的可能性如此之小。双子座北区前所未有的洞察力研究小组利用夏威夷双子座北望远镜(由美国国家科学基金会资助的NOIRLab运行的国际双子座天文台的二分之一)的数据,分析了位于椭圆星系B2 0402+379内的一个超大质量黑洞双星。这是迄今为止唯一一个被分辨得足够详细,可以分别看到两个天体的超大质量黑洞双星,[2]而且它还保持着迄今为止直接测量到的最小间隔记录仅仅 24 光年[3]。虽然如此接近的分离预示着强大的合并,但进一步的研究发现,这对天体已经在这个距离上停滞了 30 多亿年,这不禁让人产生疑问:是什么阻碍了合并?双黑洞合并的挑战为了更好地了解这个系统的动态及其停止的合并,研究小组研究了双子座北区的双子座多目标摄谱仪(GMOS)的档案数据,这些数据使他们能够确定黑洞附近恒星的速度。"GMOS出色的灵敏度使我们能够测绘出恒星在靠近星系中心时的速度,"论文共同作者、斯坦福大学物理学教授罗杰-罗曼尼(Roger Romani)说。"有了这些,我们就能推断出居住在那里的黑洞的总质量。"据研究小组估计,这对双星的质量是太阳质量的280亿倍,是迄今测量到的最重的双黑洞。这一测量结果不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料,而且还支持了一个由来已久的理论,即超大质量双黑洞的质量在阻止潜在合并中起着关键作用[4]。"为国际双子座天文台提供服务的数据档案蕴藏着一座尚未开发的科学发现金矿,"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔说,"对这个极端超大质量双黑洞的质量测量是一个令人敬畏的例子,说明了探索这一丰富档案的新研究可能产生的影响。"二进制系统的形成与未来了解这个双星是如何形成的,有助于预测它是否以及何时会合并一些线索表明,这对双星是通过多个星系合并形成的。首先,B2 0402+379 是一个"化石星系团",这意味着它是整个星系团的恒星和气体合并成一个大质量星系的结果。此外,两个超大质量黑洞的存在,加上它们巨大的总质量,表明它们是由多个星系的多个较小黑洞合并而成的。星系合并后,超大质量黑洞不会正面相撞。相反,当它们进入一个有束缚的轨道时,就会开始互相弹射。它们每经过对方一次,能量就会从黑洞传递到周围的恒星。随着它们能量的流失,这对黑洞被越拖越近,直到相距仅有一光年时,引力辐射占据上风,它们才会合并。这一过程已经在成对恒星质量的黑洞中被直接观测到有史以来的第一次记录是在2015年通过引力波的探测但从未在超大质量的双星中观测到过。停滞不前的合并与未来联合的可能性通过对该星系巨大质量的新了解,研究小组得出结论,需要有数量特别多的恒星才能减缓双星轨道的速度,使它们如此接近。在这个过程中,黑洞似乎甩掉了它们附近几乎所有的物质,使得星系核心缺少恒星和气体。由于没有更多的物质来进一步减缓这对天体的轨道,它们的合并在最后阶段停滞了。罗曼尼说:"通常情况下,黑洞对较轻的星系似乎有足够的恒星和质量来驱动两者迅速结合在一起。由于这对黑洞非常重,因此需要大量恒星和气体来完成这项工作。但是这对黑洞已经将中央星系中的这些物质清除干净,使它停滞不前,可供我们研究。"这对天体究竟会克服停滞状态,最终以数百万年的时间尺度合并,还是永远继续在轨道上徘徊,目前尚无定论。如果它们真的合并,产生的引力波将比恒星质量的黑洞合并产生的引力波强大一亿倍。这对天体有可能通过另一次星系合并来征服最后的距离,这将为星系注入更多的物质,或者有可能是第三个黑洞,从而使这对天体的轨道慢到足以合并。不过,鉴于B2 0402+379是一个化石星系团,另一个星系合并的可能性不大。"我们期待着对B2 0402+379的内核进行后续调查,我们将研究其中存在多少气体,"论文第一作者、斯坦福大学本科生Tirth Surti说。"这应该能让我们更深入地了解超大质量黑洞最终能否合并,或者它们是否会作为双星搁浅。"说明虽然有证据表明超大质量黑洞之间的距离只有几光年,但似乎没有一个黑洞能够跨越这个最终距离。关于这种事件是否可能发生的问题被称为"最终-秒差距问题",几十年来一直是天文学家们讨论的话题。以前曾对含有两个超大质量黑洞的星系进行过观测,但在这些情况下,它们相距数千光年太远了,不可能像在 B2 0402+379 中发现的双星那样处于相互结合的轨道上。其他黑洞动力源的距离可能更小,不过这些都是通过间接观测推断出来的,因此最好归类为候选双星。这一理论最早是由贝格尔曼等人于 1980 年提出的,根据数十年来对星系中心的观测,这一理论一直被认为是存在的。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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欧空局XMM-牛顿号天文望远镜探测到黑洞风阻碍了恒星的形成

欧空局XMM-牛顿号天文望远镜探测到黑洞风阻碍了恒星的形成 这幅艺术家的作品展示了从马卡里安 817 星系中心喷出的超高速风。这些风以每小时数百万公里的速度从广阔的太空区域中清除星际气体。没有了这些气体,星系就无法形成新的恒星,星系中心的黑洞也就没有什么可吃的了。图片来源:欧空局每个大星系的中心都有一个超大质量黑洞,它巨大的引力从周围吸入气体。当气体向内盘旋时,会在黑洞周围形成一个扁平的"吸积盘",并在那里发热和发光。随着时间的推移,最靠近黑洞的气体越过了不归点,被吞噬殆尽。然而,黑洞只会吞噬一部分向其旋转的气体。在环绕黑洞的过程中,一些物质会被甩回太空,就像一个蹒跚学步的孩子会把盘子里的东西打翻一样。在更戏剧性的情况下,黑洞会把整个餐桌掀翻:吸积盘中的气体以极快的速度向四面八方飞散,以至于周围的星际气体都被清空了。这不仅剥夺了黑洞的食物,还意味着在大片区域内无法形成新的恒星,从而改变了星系的结构。耀眼的蓝色恒星环绕着这个螺旋星系明亮、活跃的核心。它被称为马卡里安 817,位于 4.3 亿光年外的天龙座北部。在远离中心的地方,这个星系显示出强烈的恒星形成区,以及沿着旋臂的星际尘埃暗带。银河系中心的怪兽黑洞的质量是太阳的 4000 万倍。它被一个巨大的物质圆盘包围着,超大质量黑洞正以每小时数百万公里的速度向太空喷射物质。这可以从银河系中心闪耀的明亮白光中看到。这张 NASA/ESA 哈勃太空望远镜图片是 2009 年 8 月 2 日用广角相机 3 拍摄的。图片来源:NASA、ESA 和哈勃 SM4 ERO 小组前所未有的观察在此之前,这种超快的"黑洞风"只在极其明亮的吸积盘中被探测到,因为吸积盘吸积物质的能力已经达到极限。这一次,XMM-牛顿在一个非常普通的星系中探测到了超快的风,可以说它"只是在吃零食"。"如果把风扇开到最大,你可能会预料到风速会非常快。在我们研究的这个名为马尔卡里安817的星系中,风扇的功率设置较低,但仍然产生了能量惊人的风。"本科生研究员米兰达-扎克(密歇根大学)指出,她在这项研究中发挥了核心作用。"观测到超高速风是非常罕见的,而探测到具有足够能量来改变其宿主星系特征的风就更少见了。马尔卡里安817在并不特别活跃的情况下,产生这些风的时间长达一年左右,这一事实表明,黑洞对其宿主星系的重塑可能远远超出人们的想象,"合著者、意大利罗马特雷大学天文学家埃利亚斯-卡蒙(Elias Kammoun)补充说。XMM-牛顿(X-射线多镜任务)太空望远镜的艺术效果图。图片来源:D. Ducros; ESA/XMM-Newton, CC BY-SA 3.0 IGO被风阻挡的 X 射线活跃的星系中心会发出包括 X 射线在内的高能量光线。马卡里安 817 让研究人员眼前一亮,因为它变得异常安静。米兰达利用美国宇航局的斯威夫特天文台观测了这个星系:"X射线信号如此微弱,以至于我确信自己做错了什么!"利用欧空局更灵敏的X射线望远镜XMM-牛顿进行的后续观测揭示了真实情况:来自吸积盘的超高速风就像一块裹尸布,挡住了从黑洞周围(称为日冕)发出的X射线。这些测量结果得到了美国宇航局NuSTAR望远镜观测结果的支持。对 X 射线测量结果的详细分析显示,马尔卡里安 817 的中心并没有发出一"股"气体,而是在吸积盘的广大区域内产生了一股狂风。这股风暴持续了数百天,至少由三种不同的成分组成,每种成分的运动速度都是光速的几分之一。这幅艺术家的作品展示了从马卡里安 817 星系中心喷出的超高速风。这些风以每小时数百万公里的速度从广阔的太空区域中清除星际气体。没有了这些气体,星系就无法形成新的恒星,星系中心的黑洞也就没有什么可吃的了。插图显示了银河系中心的情况。一个超大质量黑洞从周围吸入气体,形成一个炙热、明亮的"吸积盘"(橙色)。造成风(白色)的原因是圆盘内的磁场,它以难以置信的高速将粒子抛向四面八方。这些风有效地阻挡了黑洞周围极热等离子体(称为日冕)发出的 X 射线(蓝色)。这解决了我们在理解黑洞和黑洞周围星系如何相互影响方面的一个未解之谜。包括银河系在内的许多星系,其中心周围似乎都有大片区域,但在这些区域中却很少有新恒星形成。这可以用黑洞风清除恒星形成气体来解释,但这只有在黑洞风的速度足够快、持续时间足够长,并且是由具有典型活动水平的黑洞产生的情况下才可行。"黑洞研究中的许多悬而未决的问题都需要通过长时间的观测来捕捉重要事件。这凸显了XMM-牛顿任务对未来的极端重要性。"欧空局XMM-牛顿项目科学家诺伯特-沙特尔(Norbert Schartel)说:"没有其他任务能够将高灵敏度和长时间、不间断观测的能力结合起来。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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澳州天文学家发现迄今成长最快的黑洞

澳州天文学家发现迄今成长最快的黑洞 澳大利亚科研人员称发现了迄今已知成长最快的黑洞,它每天吞噬掉的物质质量相当于一个太阳。 新华社星期二(2月20日)报道,澳大利亚国立大学研究人员领衔的团队日前在英国《自然·天文学》杂志上发表论文说,这个黑洞的质量高达太阳的170亿倍,距离地球超过120亿光年。 欧洲南方天文台发布的公报指出,这个黑洞所在的类星体代号为J0529-4351,不仅是迄今观测到的最明亮类星体,也是迄今观测到的最明亮天体。 据介绍,这个黑洞的吸积盘直径达7光年,超过太阳系到其相邻恒星系统半人马座阿尔法星系的距离。 论文第一作者、澳大利亚国立大学天文学和天体物理学研究学院副教授克里斯蒂安·沃尔夫说,这个黑洞“令人难以置信的成长速度意味着光和热的大量释放”,因此它所在的类星体也成为“宇宙中迄今已知的最明亮物体”。 事实上,J0529-4351一直掩藏在“众目睽睽之下”。之前,研究人员利用电脑模型分析欧洲航天局“盖亚”空间探测器采集的相关数据时,错将J0529-4351识别为一颗恒星,直到最近通过地面望远镜观测才将其确定为类星体。 类星体是活动星系核,由其中心的超大质量黑洞所驱动。当黑洞周围的气体被吞噬时会形成漩涡状吸积盘,巨大的引力势在吸积盘上得以释放,转化为热能和电磁辐射,使得类星体异常明亮。 2024年2月20日 10:09 PM

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天文学家发现最亮的类星体J059-4351 由每天吞噬一个太阳的超大质量黑洞驱动

天文学家发现最亮的类星体J059-4351 由每天吞噬一个太阳的超大质量黑洞驱动 这幅艺术家印象图显示的是破纪录的类星体 J059-4351,它是一个遥远星系的明亮核心,由一个超大质量黑洞驱动。通过使用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜(VLT),我们发现这个类星体是迄今为止已知的宇宙中最亮的天体。从这里可以看到,这个超大质量黑洞正在吸积周围的物质,它的质量是太阳的 170 亿倍,并且每天以相当于一个太阳的速度在增长,这使它成为有史以来已知的增长速度最快的黑洞。图片来源:ESO/M.科恩梅瑟类星体是遥远星系的明亮核心,由超大质量黑洞驱动。这颗破纪录的类星体中的黑洞质量每天以相当于一个太阳的速度增长,是迄今为止增长速度最快的黑洞。类星体的黑洞从周围环境中收集物质,这个过程能量巨大,会发出大量的光。因此,类星体是我们天空中最亮的一些天体,也就是说,从地球上甚至可以看到遥远的类星体。一般来说,最亮的类星体代表着增长最快的超大质量黑洞。天文学家已经确定了迄今观测到的最亮类星体的特征,它是由增长最快的黑洞驱动的。这个黑洞的质量每天以相当于一个太阳的速度增长。被拉向这个黑洞的物质形成了一个直径为 7 光年的圆盘大约是太阳到海王星轨道距离的 15000 倍。资料来源:欧洲南方天文台"我们发现了迄今所知增长最快的黑洞。它的质量为170亿个太阳,每天吃掉一个以上的太阳。"澳大利亚国立大学(ANU)天文学家、今天发表在《自然-天文学》上的这项研究的第一作者克里斯蒂安-沃尔夫(Christian Wolf)说:"这使它成为已知宇宙中最亮的天体。这颗类星体被称为 J0529-4351,距离地球非常遥远,它的光需要 120 多亿年才能到达我们这里。"J0529-4351发出的能量是太阳的500万亿倍。"所有这些光都来自一个直径达7光年的热吸积盘这一定是宇宙中最大的吸积盘,"ANU博士生兼合著者塞缪尔-赖(Samuel Lai)说。7光年大约是太阳到海王星轨道距离的15000倍。这张图片显示了破纪录的类星体 J0529-4351 所在的天空区域。通过使用欧洲南方天文台(ESO)位于智利的甚大望远镜(VLT),我们发现这颗类星体是迄今为止已知的宇宙中最亮的天体。这张照片是根据数字化巡天 2 的部分图像制作的,插图显示了暗能量巡天图像中类星体的位置。图片来源:ESO/数字化巡天 2/暗能量巡天而且,令人惊讶的是,这个破纪录的类星体竟然隐藏在众目睽睽之下。"直到今天,它仍然不为人知,而我们之前已经知道了多余一百万个不那么令人印象深刻的类星体。"合著者、澳大利亚国立大学天文学家克里斯托弗-昂肯(Christopher Onken)说。这个天体早在1980年就出现在ESO施密特南天巡天的图像中,但直到几十年后才被确认为类星体。寻找类星体需要从大面积天空中获取精确的观测数据。由此产生的数据集非常庞大,研究人员通常使用机器学习模型来分析这些数据集,并将类星体与其他天体区分开来。然而,这些模型是在现有数据的基础上训练出来的,这就把潜在的候选天体限制在了与已知天体相似的天体上。如果一个新的类星体比之前观测到的任何其他类星体都更亮,程序可能会拒绝它,而将其归类为距离地球不太遥远的恒星。这幅艺术家印象图显示的是类星体 J0529-4351,它是一个遥远星系的明亮核心,由一个超大质量黑洞驱动。图片来源:ESO/M.Kornmesser此前来自欧洲航天局盖亚卫星的数据进行的自动分析认为J0529-4351太亮,不可能是类星体,而认为它是一颗恒星。去年,研究人员利用澳大利亚赛丁泉天文台(Siding Spring Observatory)的ANU 2.3米望远镜进行观测,确定它是一颗遥远的类星体。然而,要发现它是迄今观测到的最亮的类星体,需要更大的望远镜和更精确的仪器进行测量。位于智利阿塔卡马沙漠的欧洲南方天文台 VLT上的 X-shooter 摄谱仪提供了至关重要的数据。这个迄今为止观测到的增长最快的黑洞也将成为欧洲南方天文台 VLT 干涉仪(VLTI)GRAVITY+ 升级的完美目标,该干涉仪旨在精确测量黑洞的质量,包括那些远离地球的黑洞。此外,欧洲南方天文台正在智利阿塔卡马沙漠建造的 39 米望远镜极大型望远镜(ELT),将使识别和描述这类难以捉摸的天体变得更加可行。这段视频将带领我们从银河系远眺天空,来到类星体 J0529-4351,这是一个遥远星系的明亮核心,位于 Pictor 星座方向。视频的最后是艺术家对这个破纪录天体的印象;其他所有画面都是真实的天文图像。图片来源:ESO/N.Risinger ()/Digitized Sky Survey 2/Dark Energy Survey/M.Kornmesser.音乐:Astral ElectronicAstral Electronic寻找和研究遥远的超大质量黑洞可以揭示早期宇宙的一些奥秘,包括它们及其宿主星系是如何形成和演化的。但这并不是沃尔夫寻找它们的唯一原因。他说:"就我个人而言,我只是喜欢追逐的感觉。每天有几分钟的时间,我都会感觉自己又回到了孩提时代,玩着寻宝游戏,现在我把我从那时起学到的一切都带到了桌面上。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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