研究发现X形射电星系的形成可能比预期的更简单

研究发现X形射电星系的形成可能比预期的更简单当天文学家使用射电望远镜凝视夜空时,他们经常会看到椭圆型星系,其中央的超大质量黑洞两侧有双胞胎喷射器喷射出来。然每隔一段时间--不到10%的时间--天文学家可能会发现一些特殊和罕见的东西:一个X形射电星系,有四个喷流延伸到太空深处。尽管这些神秘的X形射电星系二十年来一直困惑着天体物理学家,但一项新研究揭示了它们是如何形成的--并且出奇得简单。另外,根据这项研究,X型射电星系可能比以前认为的更常见。西北大学的这项研究于当地时间8月29日发表在《AstrophysicalJournalLetters》上。它代表了第一个大规模的星系吸积模拟从而跟踪远离超大质量黑洞的星系气体一直向它移动。简单的条件导致了混乱的结果西北大学的天体物理学家在实施了简单条件的情况下用新模拟模拟出了一个超大质量黑洞的进食及其喷射器和吸积盘的有机形成。当科学家们运行模拟时,简单的条件有机地、出乎意料地引发了一个X形射电星系的形成。令人惊讶的是,研究人员发现,该星系特有的X形是由喷流和落入黑洞的气体之间的相互作用造成。在模拟的早期,落入的气体使新形成的喷流发生偏转,喷流开启和关闭,无规律地摇摆,然后在不同的方向上对空腔进行充气以类似于一个X形。不过最终,喷射器变得足够强大,可以穿过气体。在这一点上,射流稳定下来,停止摆动,并沿单一轴线传播。“我们发现,即使有简单的对称初始条件,你也会有相当混乱的结果,”负责领导这项研究的西北大学的AretaiosLalakos说道,“对X形射电星系的一个流行的解释是,两个星系相撞,导致它们的超大质量黑洞合并,这改变了残余黑洞的旋转和射流的方向。另一个想法是,喷流的形状被改变了,因为它跟包裹着一个孤立的超大质量黑洞的大规模气体相互作用。现在,我们首次揭示了X形射电星系事实上可以以一种更简单的方式形成。”Lalakos是西北大学温伯格文理学院的一名研究生,也是天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的成员。他的共同导师是论文的共同作者SashaTchekhovskoy,他是西北大学物理学和天文学的助理教授也是CIERA的主要成员,还有OreGottlieb,他是CIERA的博士后研究员。一个意外的X形射电星系射电星系发出可见光,它们还包含了大面积的射电发射区域。M87可能是最著名的射电星系。它是宇宙中质量最大的星系之一,2019年,当事件地平线望远镜对其中央超大质量黑洞进行成像时,这一点被进一步普及。X型射电星系最早是在1992年提出的,在所有射电星系中占不到10%。当Lalakos着手建立黑洞模型时,他并不期望模拟出一个X型星系。相反,他的目标是测量一个黑洞所吞噬的质量量。他在模拟中输入了简单的天文条件并让它运行。Lalakos最初并没有认识到新出现的X形的重要性,但Tchekhovskoy的反应是热情洋溢的。“他说道,‘伙计,这非常重要!这是一个X形!’”Lalakos说道,“他告诉我,天文学家们在现实生活中观察到了这一点,但不知道它们是如何形成的。我们以...PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310223.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1310223.htm

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独特的黑洞被发现向另一个星系喷出炽热的喷射物星系根据其形态被分为两种类型:螺旋型和椭圆型。螺旋体有大量的冷气体和尘埃,并有光学上看起来像蓝色的旋臂。在螺旋星系中,平均每年有一颗类似太阳的恒星形成。另一方面,椭圆星系的颜色是黄色的,缺乏像旋臂那样的独特特征。对于天文学家来说,为什么我们今天看到的椭圆星系几十亿年来都没有产生新的恒星,这仍然是一个谜。在椭圆星系中创造恒星是非常罕见的。有证据表明,"怪物"或超大质量黑洞是错误的。这些"怪物"黑洞释放出巨大的电子射流,以极高的速度向其他星系移动,耗尽了未来恒星形成所需的冷气体和尘埃。RAD12星系内的黑洞向其合并的伴星系喷出一个大型单极射电泡的图片。图像来源:AnandaHota博士,GMRT,CFHT,MeerKATRAD12的独特性质已经在2013年被使用斯隆数字化巡天(SDSS)的光学数据和超大型阵列(FIRST)的无线电数据观察到。接下来需要用印度的巨米波射电望远镜(GMRT)进行后续观测,以确认其真正的奇异性质。RAD12中的黑洞似乎只向一个邻近的星系喷出了射流,这个星系被命名为RAD12-B。在所有情况下,喷流都是成对喷出的,以相对论的速度向相反的方向运动。为什么只看到一个喷流来自RAD12,这对天文学家来说仍然是一个谜。人们看到一个年轻等离子体的锥形茎从中心喷出,并远远超出了RAD12的可见恒星。GMRT的观测显示,较暗和较老的等离子体远远超出了中心的锥形茎,并像蘑菇的盖子一样爆发出来(在三色图中以红色显示)。整个结构有44万光年长,比主星系本身大得多。RAD12不同于目前已知的任何天体,这是第一次观察到喷流与RAD12-B这样的大星系发生碰撞。天文学家现在离了解这种相互作用对椭圆星系的影响又近了一步,这可能会使它们没有什么冷气体供未来的恒星形成。研究负责人AnandaHota博士说:"我们很高兴发现了一个罕见的系统,帮助我们了解超大质量黑洞的射电射流对星系合并期间的恒星形成的反馈。用GMRT进行的观测以及来自其他各种望远镜(如MeerKAT射电望远镜)的数据强烈表明,RAD12中的射电喷流正在与伴生星系碰撞。这项研究的一个同样重要的方面是通过[email protected]公民科学研究合作组织展示了公众参与发现的重要性"。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333481.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1333481.htm

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磁场帮助黑洞进入星系深处 比想象中更强大

磁场帮助黑洞进入星系深处比想象中更强大艺术家对天鹅座A的构想,它被尘埃和碎片的环形体所包围,并从其中心发射出喷气。图中的磁场将尘埃困在星系核心的超大质量黑洞附近。这项最初的研究促使人们对无线电响度和偏振进行了更大的比较,并被纳入了综合数据集。资料来源:NASA/SOFIA/LynetteCook由于射流在无线电波段上大部分是可见的,因此它们被描述为无线电响亮或无线电静默两种状态。斯坦福大学卡夫里粒子天体物理学和宇宙学研究所的研究科学家、SOFIA新发现的主要作者恩里克-洛佩斯-罗德里格斯说:"我们看到一些AGN有非常强大的射电喷流,而一些没有,尽管所有AGN本质上是一样的--它们在中心都有一个超大质量的黑洞,并增加了质量。我们不明白为什么它们中的一些会如此强大,而另一些则不然。"现在,利用SOFIA,Lopez-Rodriguez和他的团队发现,来自AGN的红外光的偏振也随着它们的无线电响度增加,为研究黑洞特征提供了一种新的方法。SOFIA在一次试飞中打开望远镜门,翱翔在白雪覆盖的内华达山脉上空。SOFIA是一架改装的波音747SP飞机。SOFIA在2014年实现了全面的运行能力,并在2022年9月29日结束了它的最后一次科学飞行。资料来源:NASA/JimRoss在2018年SOFIA发现来自已知最强射电响度AGN天鹅座A的红外光高度偏振的激励下,研究人员利用SOFIA制定了一个后续观测计划,以确定红外偏振和射电响度之间是否有关系,如果有,那又是为什么?研究人员总共观察了9个AGN的磁场,其中4个是射电响亮的,5个是射电安静的。从SOFIA对光偏振的观测中,天文学家们可以推断出该区域的磁场结构。在Lopez-Rodriquez和他的团队研究的AGN样本中,这些偏振显示,在射电量大的星系核中有一个垂直于喷流的甜甜圈状磁场,沿着AGN的赤道。也只有射电量大的的星系核才有如此强大的环形磁场,这表明该磁场正在帮助向内传递能量,用来自宿主星系的物质喂养黑洞。喷流越强,磁场越强,系统中的能量就越多。该小组对这一结果的强度感到惊讶。洛佩兹-罗德里格斯说:"我们希望有这样的结果,但是我们没有想到会有这么强的关联性。这背后有太多我们不了解的物理学。"尽管这些物体背后的很多科学知识仍未得到解释,但这一结果意味着黑洞对星系演化和喷流产生的潜在影响比天文学家之前意识到的要大不少。虽然天文学家通常认为引力是影响超大质量黑洞的唯一力量,但这项工作表明,磁场可以帮助弥合黑洞和其宿主星系中的物质之间的界面。在这些磁场的帮助下,黑洞不仅可以影响它们周围的物质,而且还可以在银河系内更大的距离上发挥作用。SOFIA是美国宇航局和德国航天局的一个联合项目。德国航天局为这项任务提供了望远镜、预定的飞机维护和其他支持。美国宇航局位于加州硅谷的艾姆斯研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚的大学空间研究协会和位于斯图加特大学的德国SOFIA研究所合作,管理SOFIA计划、科学和任务运作。该飞机由美国宇航局位于加州帕姆代尔的阿姆斯特朗飞行研究中心703大楼维护和运行。SOFIA在2014年实现了全面的运行能力,并在2022年9月29日结束了其最后一次科学飞行。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333775.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1333775.htm

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大规模类星体爆发的秘密:相对论射流在茶杯星系的核心吹出气泡喷流对星系内容的影响,如恒星、尘埃和气体,在星系如何在宇宙中演变中起着重要作用。最强大的射电喷流,寄存在"大音量"星系中,负责急剧改变星系的命运,因为它们加热气体,阻止新的恒星形成和星系增长。对刺入盘状星系的相对论射流的计算机模拟预测,射流在进一步深入星系时通过吹泡改变了周围气体的形状。在模拟中,使喷流有效驱动风的关键因素之一是气态盘和喷流传播方向之间的角度。令人惊讶的是,像"无线电静止"星系中的喷流那样威力较小的喷流,能够比威力很大的喷流对周围介质造成更大的破坏。由IAC研究员AneliseAudibert领导的一个国际科学小组发现了一个理想的案例,在其中研究射电射流与大质量类星体周围冷气体的相互作用:茶杯星系。茶杯星系是一个距离我们13亿光年的无线电静止类星体,它的绰号来自于光学和无线电图像中看到的膨胀的气泡,其中一个气泡的形状像茶杯的把手。此外,中心区域(大约3300光年大小)蕴藏着一个紧凑而年轻的射电喷流,相对于星系盘来说,它的倾斜度很小。对恒星形成的影响利用在智利沙漠中用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)进行的观测,研究小组能够以前所未有的详细程度来描述茶杯中心部分的冷而密集的气体。特别是,他们检测到了一氧化碳分子的发射,这些分子只有在特定的密度和温度条件下才能存在。基于这些观察,研究小组发现,尽管紧凑的喷流功率很低,但它不仅明显地破坏了气体的分布并对其进行加热,而且还以一种不寻常的方式对其进行加速。研究小组预计会在沿喷流的受影响区域检测到极端情况,但是当他们分析观察结果时,发现在垂直于喷流传播的方向上,冷气体更加紊乱,更加温暖。"A.Audibert解释说:"这是由喷气驱动的气泡所引起的冲击造成的,它在横向扩张中加热并吹动气体,"在与计算机模拟的比较支持下,我们认为冷气体盘和喷气之间的方向是有效驱动这些横向风的一个关键因素,"她补充说。"以前人们认为低功率喷流对星系的影响可以忽略不计,但是像我们这样的工作表明,即使是在无线电静止的星系中,喷流也可以重新分配和破坏周围的气体,这将对星系形成新星的能力产生影响,"IAC的研究员和该研究的共同作者CristinaRamosAlmeida说。研究工作的下一步是用MEGARA观测更大的射电安静类星体样本,这是安装在GranTelescopioCANARIAS(GTC或Grantecan)上的仪器。这些观测将帮助我们了解喷流对更脆弱和更热的气体的影响,并测量由风引起的恒星形成的变化。这是QSOFEED项目的目标之一,该项目由IAC的C.RamosAlmeida领导的一个国际团队开发,其目的是发现来自超大质量黑洞的风如何影响承载它们的星系。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354003.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1354003.htm

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新发现更清晰地描绘了早期宇宙中星系的形成和成长过程

新发现更清晰地描绘了早期宇宙中星系的形成和成长过程最近发表在《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上的一篇论文描述了这项研究,揭示了遥远星系内部温度变化的明显证据。这表明存在两个独特的热源--星系核心的巨大黑洞和周围旋转盘中新形成的恒星所产生的热量。论文第一作者、堪培拉澳大利亚国立大学(ANU)的TakafumiTsukui博士说:"星系尘埃的温度会因所在区域的不同而有很大差异。但由于仪器分辨率有限,过去对遥远星系尘埃温度的测量大多是针对整个星系的。我们能够按区域测量温度,从而确定有多少热量来自单个来源。以前,这种测绘大多局限于附近的星系。"这项研究揭示了中央区域温暖尘埃与外围区域较冷尘埃之间的明显区别,前者的热量来自星系的超大质量黑洞,后者则可能是恒星形成所产生的热量。大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞,人们认为黑洞的质量会随着星系的增长而增长。当气体向黑洞吸积时,黑洞附近快速运动的粒子碰撞会使气体升温,有时会比星系本身的恒星体更亮。Tsukui博士说:"来自黑洞的加热能量反映了被注入黑洞的气体数量,因此也反映了黑洞的增长速度,而来自恒星形成的加热能量则反映了星系中新形成的恒星数量,也就是星系的增长速度。这一发现让我们对早期宇宙中星系和中心大质量黑洞是如何形成和成长的有了更清晰的认识"。目前的研究之所以能够完成,要归功于欧洲南方天文台(ESO)在智利运行的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)望远镜。"这项研究展示了由欧洲南方天文台(ESO)操作的ALMA望远镜的详细绘图能力,"Astro3D主任艾玛-瑞安-韦伯(EmmaRyan-Weber)教授说。"ALMA是测量毫米波和亚毫米波辐射的最强大阵列。令人难以置信的是,ALMA可以观测一个有120亿年历史的星系,并将图像分成两部分--一部分是中央超大质量洞加热的尘埃,另一部分是底层宿主星系中的尘埃。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373897.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1373897.htm

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