宇宙碰撞：带有巨大黑洞的矮星系揭开了早期宇宙的秘密

宇宙碰撞：带有巨大黑洞的矮星系揭开了早期宇宙的秘密科学家们认为，宇宙在大爆炸后的几亿年里充斥着小型星系，被称为"矮星系"。大多数星系在早期宇宙的拥挤、较小的体积中与其他星系合并，启动了现在在附近宇宙中看到的越来越大的星系的建造过程。根据定义，矮星系包含总质量小于太阳30亿倍的恒星，而银河系的总质量估计约为600亿个太阳。最早的矮星系是不可能用目前的技术来观测的，因为它们在很远的距离上是非常微弱的。天文学家已经能够在距离地球更近的地方观察到两个正在合并的星系，但两个星系都没有黑洞的迹象。领导这项研究的阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校的MarkoMicic说："天文学家已经在相对较近的大星系中发现了许多黑洞碰撞的例子。但是在矮星系中寻找它们的挑战要大得多，直到现在还没有成功。"Mirabilis的X射线和光学合成图。这项新的研究克服了这些挑战，通过对钱德拉X射线深层观测进行系统调查，并将其与来自美国宇航局的宽红外测量探测器（WISE）的红外数据和来自加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）的光学数据进行比较。钱德拉对这项研究特别有价值，因为黑洞周围的物质可以被加热到数百万度，产生大量的X射线。研究小组在碰撞的矮星系中寻找成对的明亮X射线源作为两个黑洞的证据，并发现了两个例子。"我们已经在碰撞的矮星系中确定了第一对不同的黑洞，"共同作者OliviaHolmes说，他也来自阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校。"利用这些系统作为早期宇宙中的类似物，我们可以深入研究关于第一批星系、它们的黑洞以及碰撞所导致的星体形成的问题。"Elstir&Vinteuil的X射线和光学合成。一对位于距离地球7.6亿光年的Abell133星系团中，另一组在Abell1758S星系团中，它距离地球约32亿光年。这两对星系都显示出结构，是星系碰撞的特征迹象。位于Abell133的这对星系似乎处于两个矮星系合并的后期阶段，并显示出一个由碰撞产生的潮汐效应造成的长尾。这项新研究的作者给它起了个绰号叫"Mirabilis"，这是根据一种以特别长的尾巴著称的濒危蜂鸟的名字。只选择了一个名字，因为两个星系合并成一个星系的过程几乎已经完成。在Abell1758S中，研究人员给合并的矮星系起了个绰号"Elstir"和"Venteuil"，这是以MarcelProust的《寻找逝去的时光》中的虚构艺术家命名的。研究人员认为这两个已经陷入了合并的早期阶段，导致星星和气体的桥梁连接两个碰撞的星系。合并的黑洞和矮星系的细节可能为我们的银河系自身的过去提供启示。科学家们认为几乎所有的星系都是从矮星系或其他类型的小星系开始的，并在数十亿年中通过合并而成长。共同作者、阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校的布伦娜-韦尔斯说："早期宇宙中的大多数矮星系和黑洞到现在可能已经变大了，这要归功于反复的合并。在某些方面，矮星系是我们的星系祖先，经过数十亿年的演变，产生了像我们自己的银河系这样的大星系。""对这两个系统的后续观测将使我们能够研究对理解星系及其黑洞的婴儿至关重要的过程，"共同作者JimmyIrwin说，他也来自阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354087.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354087.htm

美国宇航局追踪碰撞过程中的超大质量黑洞

美国宇航局追踪碰撞过程中的超大质量黑洞根据定义，矮星系包含总质量小于30亿个太阳的恒星--或比银河系小20倍左右。天文学家长期以来一直怀疑，矮星系会进行合并，特别是在相对早期的宇宙中，以便成长为今天看到的较大的星系。然而，目前的技术无法观测到第一代矮星系的合并，因为它们在遥远的距离上异常微弱。另一种策略是寻找更近的矮星系合并，但到目前为止还没有成功。这项新的研究克服了这些挑战，通过对钱德拉X射线深层观测进行系统调查，并将其与来自美国宇航局的宽红外测量探测器（WISE）的红外数据和来自加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）的光学数据相比较。钱德拉对这项研究特别有价值，因为黑洞周围的物质可以被加热到数百万度，产生大量的X射线。研究小组在碰撞的矮星系中寻找一对明亮的X射线源作为两个黑洞的证据，并发现了两个例子。用钱德拉发现了矮星系中两对处于碰撞过程中的超大质量黑洞的证据。这两对黑洞在钱德拉的X射线和加拿大-法国-夏威夷望远镜的光学光线下显示。左边的合并处于后期阶段，被赋予了Mirabilis这个单一的名字。另一个合并处于早期阶段，两个矮星系被命名为Elstir（底部）和Vinteuil（顶部）。天文学家认为，矮星系--那些质量比银河系小20倍左右的星系--通过与其他星系的合并而成长。这是早期宇宙中星系生长的一个重要过程，这一发现为科学家提供了更详细的研究实例。其中一对位于距离地球7.6亿光年的Abell133星系团中，在左边的合成图中看到。粉红色的是钱德拉X射线数据，蓝色的是来自CFHT的光学数据。这对矮星系似乎处于合并的后期阶段，并显示出一个由碰撞产生的潮汐效应造成的长尾。这项新研究的作者给它起了个绰号叫"Mirabilis"，这是根据一种以特别长的尾巴而闻名的蜂鸟的濒危物种。只选择了一个名字，因为两个星系合并成一个星系的过程几乎已经完成。这两个钱德拉源显示了来自每个星系中黑洞周围物质的X射线。Mirabilis的X射线和光学合成另一对是在Abell1758S发现的，这是一个大约32亿光年外的星系团。右边是来自钱德拉和CFHT的合成图像，使用的颜色与Mirabilis的相同。研究人员给合并的矮星系起了个绰号"Elstir"和"Vinteuil"，以MarcelProust的《寻找逝去的时光》中虚构的艺术家命名。Vinteuil是在上面的星系，Elstir是在下面的星系。这两个星系都有与之相关的钱德拉源，同样来自每个星系中黑洞周围物质的X射线。研究人员认为这两个星系已经陷入了合并的早期阶段，导致两个碰撞的星系在引力作用下形成了一座由恒星和气体组成的桥梁。Elstir&Vinteuil的X射线和光学合成图合并的黑洞和矮星系的细节可能为我们了解银河系自己的过去提供启示。科学家们认为，几乎所有的星系都是从矮星系或其他类型的小星系开始的，并在数十亿年的时间里通过合并而成长。对这两个系统的后续观测将使天文学家能够研究对了解宇宙最早阶段的星系及其黑洞至关重要的过程。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349871.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349871.htm

研究称有两个黑洞可能会在未来3年内发生碰撞

研究称有两个黑洞可能会在未来3年内发生碰撞科学家们认为，约10亿光年外的一个星系可能是两个超大质量黑洞的所在地，它们将发生碰撞。一项研究称，这些相撞的黑洞最快可能在未来三年内相交。当它发生时，天文学家认为它可以让我们人类了解很多关于黑洞的知识，甚至揭开更多关于宇宙的奥秘。科学家认为这两个超大质量黑洞位于星系SDSSJ1430+2303的中心。他们指出，来自该星系中心的光的波动看起来跟他们所期望的两个黑洞在碰撞过程中的样子非常相似。另外他们还认为，这两个黑洞的总质量可能达到约2亿个太阳。但这两个超大质量黑洞的碰撞甚至是存在都不能保证。在超10亿光年之外，很难说SDSSJ1430+2303的中心到底发生了什么。但科学家们相信，这可能是两个正在碰撞的黑洞。而且如果能够观察到它的发生，那么它可以提供很多东西。不过首先还是要先看一下证据。毕竟，这个星系在十亿光年之外，所以获取信息并不像走到隔壁那样容易。首先，我们知道，星系是超大质量黑洞的所在地。我们自己的银河系也有一个超大质量的黑洞。另外我们还知道，星系有时会发生碰撞--相当频繁--而且当它们发生碰撞时会产生新的星系。根据这一逻辑，黑洞也有可能发生碰撞这个想法是合理的。而正是这种可能性--及合并可能会带来我们所知的巨大黑洞的想法--推动了对这一假设的研究。因此，科学家们想要更深入地去研究它。这项研究已经被接受在《AstronomyandAstrophysics》上发表，另外还详细介绍了他们迄今为止在SDSSJ1430+2303上的发现。目前，该星系中的光波动可能看起来是两个碰撞的黑洞越来越近了。不过它们也可能是完全不同的东西。这只是空间的性质和围绕它的许多谜团。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310663.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310663.htm

天文学家发现双黑洞系统“打嗝”的原因

天文学家发现双黑洞系统“打嗝”的原因在距离地球8亿光年的一个星系中，有一个超大质量黑洞，在2020年12月之前，它一直保持着相对安静的状态。当时，天文学家在电磁波谱的X射线部分探测到了一个微弱的"光"爆发。这次爆发的间隔异常规律，每隔8.5天就会出现一次。研究这一案例的国际天文学家小组认为，这一奇特现象类似于某种宇宙"打嗝"。最新发表的一项研究解释说，这些周期性的"打嗝"现象很可能是由两个黑洞相互绕行造成的，其中较小的奇点与位于遥远星系中心的超大质量黑洞的吸积盘发生碰撞。麻省理工学院研究科学家、论文合著者Dheeraj"DJ"Pasham指出，国际空间站上的NICER（中子星内部成分探测器）X射线望远镜在研究这些宇宙"小嗝"的发生过程中发挥了至关重要的作用。帕沙姆利用分配给他的时间将望远镜对准了发射X射线暴的星系。在收集了四个月的数据后，研究人员观察到高能辐射的下降周期为8.5天。帕沙姆说："这几乎就像一颗恒星的亮度在一颗行星穿过它的前方时会变暗一样，但在这种情况下，整个星系的亮度都受到了影响。"受捷克物理学家发表的关于超大质量黑洞有一个较小的轨道伴星的理论启发，帕沙姆利用自己通过NICER天文台收集的数据进行了模拟。数据支持了这一理论，但2020年12月突然出现的X射线暴之谜仍未解开。研究人员现在认为，这些光爆是由"潮汐破坏事件"（TDE）引起的。"潮汐破坏事件"是一场宇宙大灾难，涉及一颗恒星被黑洞的引力拉扯，然后被撕成碎片。TDE提供了足够的物质来丰富超大质量黑洞周围微弱的吸积盘，而吸积盘又受到穿过吸积盘的较小黑洞的干扰。帕沙姆现在认为，这些不寻常的双黑洞系统可能是宇宙中相对常见的现象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425565.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425565.htm

天文学家获得NASA资金支持 将跟踪超大质量黑洞合并产生的电磁信号

天文学家获得NASA资金支持将跟踪超大质量黑洞合并产生的电磁信号RIT数学与统计学院特聘教授兼计算相对论与引力中心主任ManuelaCampanelli将在数学与统计学院教授YosefZlochower的帮助下领导该合作项目。该项目还将包括来自爱达荷大学、约翰霍普金斯大学和戈达德太空飞行中心的研究人员。研究小组将把天体物理学知识与最先进的模拟相结合，研究双黑洞系统周围的气体流动。这些模拟的主要目标是准确预测与这些双黑洞相关的光信号，这对于识别和理解这些神秘的宇宙事件至关重要。这些发现将为星系的形成和演化提供有价值的见解，并为天文学的进步做出重大贡献。RIT的科学家获得了美国国家航空航天局（NASA）的资助，通过创建有助于识别和理解宇宙事件的高级模拟来研究超大质量黑洞。这幅可视化作品是该团队早期工作的一部分。资料来源：LorenzoEnnoggi和JayKalinani/RIT坎帕内利解释说："这个项目旨在推动我们对在合并星系核心相互螺旋撞击的超大质量黑洞的理解向前迈进一大步。我们团队的综合专业知识将为新发现铺平道路。"这项研究将对理解宇宙演化产生深远影响，并将在识别和定位超大质量黑洞双星方面发挥关键作用。先进的模拟和世界上最大的超级计算机将为研究提供支持。洛伦佐-恩诺吉（LorenzoEnnoggi）是天体物理科学与技术专业的博士生，他也是RIT团队的一员。恩诺吉说："我们已经开发出所有必要的工具来进行这些极具挑战性的模拟，我们已经准备好开始调查。这是一个尚未开发的领域，因此无论我们发现什么，都将是全新的。"研究星系碰撞时黑洞是如何合并的，将有助于科学家进一步了解星系是如何形成和演化的。通过重点研究气体和物质在星系合并的不同阶段被吸入黑洞时的行为，研究小组的目标是创建迄今为止最准确、最真实的光信号预测。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420343.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420343.htm

揭开神秘的面纱：超大质量黑洞是如何变得如此巨大的？

揭开神秘的面纱：超大质量黑洞是如何变得如此巨大的？研究人员结合X射线勘测和超级计算机模拟，追踪了120亿年的宇宙黑洞成长过程。他们的研究结果表明，黑洞的增长主要是由吸积驱动的，而兼并则起次要作用，尤其是在宇宙早期。这些发现有助于解释黑洞在宇宙年轻阶段的快速增长。超大质量黑洞是如何获得超大质量的？通过将最前沿的X射线观测与最先进的超级计算机模拟相结合，研究人员对星系中心发现的超大质量黑洞的成长过程进行了迄今为止最好的建模。利用这种混合方法，宾夕法尼亚州立大学天文学家领导的研究小组得出了黑洞在120亿年中生长的完整图景，从宇宙诞生之初的大约18亿年到现在的138亿年。这项研究包括两篇论文，一篇发表在2024年4月的《天体物理学杂志》上，另一篇尚未发表，将提交给同一杂志。研究成果将在6月9日至6月13日在威斯康星州麦迪逊市莫诺纳露台会议中心举行的美国天文学会第244届会议上公布。该成果在新闻发布会上进行了专题介绍，新闻发布会进行了现场直播，现在就可以观看：论文第一作者、宾夕法尼亚州立大学研究生邹凡（音译）说："星系中心的超大质量黑洞的质量是太阳质量的数百万到数十亿倍。它们是如何变成这样的怪物的？这是天文学家几十年来一直在研究的问题，但一直难以可靠地追踪黑洞生长的所有方式。"超大质量黑洞主要通过两种途径生长。它们消耗宿主星系中的冷气体--这个过程被称为吸积--当星系碰撞时，它们会与其他超大质量黑洞合并。"在吞噬宿主星系气体的过程中，黑洞会放射出强烈的X射线，这是追踪黑洞吸积增长的关键，"研究小组负责人、宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学埃伯利家族讲座教授兼物理学教授W.NielBrandt说。"我们利用有史以来发射到太空的三个最强大的X射线设施20多年来积累的X射线巡天数据测量了吸积驱动的增长。"研究小组使用了来自美国宇航局钱德拉X射线天文台、欧洲航天局的X射线多镜任务-牛顿（XMM-Newton）和马克斯-普朗克地外物理研究所的eROSITA望远镜的补充数据。总共测量了包含8000多个快速增长黑洞的130万个星系样本中的吸积驱动增长。研究人员将迄今为止发射到太空的最强大X射线设施的X射线观测结果与超级计算机模拟的星系在宇宙历史中的堆积过程相结合，为星系中心发现的超大质量黑洞的生长提供了迄今为止最好的模型。左侧是结合X射线（蓝色）和光学（红、绿、蓝）观测结果的图像，右侧是利用IllustrisTNG进行宇宙学模拟后得到的模拟气体柱密度。观测到的X射线辐射主要来自吸积超大质量黑洞，如插图所示。图中短边的长度与天空中满月的表面大小相同。资料来源：F.Zou(PennState)etal：观测：XMM-SERVS协作组；模拟：TNG协作组；插图：XMM-SERVS协作组：插图：NahksTrEhnl（宾夕法尼亚州立大学）Zou说："我们样本中的所有星系和黑洞在多个波长上都有非常好的特征，在红外、光学、紫外和X射线波段都有极好的测量。数据显示，在所有宇宙纪元，质量更大的星系通过吸积黑洞的速度更快。凭借高质量的数据，我们能够比过去的研究更好地量化这一重要现象。"超大质量黑洞增长的第二种方式是通过合并，即两个超大质量黑洞碰撞并合并在一起，形成一个质量更大的黑洞。为了追踪合并后的增长，研究小组使用了IllustrisTNG，这是一套超级计算机模拟，模拟了从宇宙大爆炸后不久到现在的星系形成、演化和合并过程。Brandt说："在我们的混合方法中，我们将观测到的吸积增长与模拟的合并增长结合起来，重现了超大质量黑洞的增长历史。我们相信，通过这种新方法，我们已经绘制出了迄今为止最真实的超大质量黑洞成长图景。"研究人员发现，在大多数情况下，吸积主导了黑洞的增长。合并起了显著的辅助作用，尤其是在过去50亿年的宇宙时间里，对于最大规模的黑洞而言。总的来说，在宇宙年轻的时候，所有质量的超大质量黑洞的增长速度都要快得多。正因为如此，到70亿年前，超大质量黑洞的总数几乎已经定型，而在宇宙早期，许多新的黑洞还在不断涌现。"通过我们的方法，我们可以追踪局域宇宙中的中心黑洞最有可能是如何随着宇宙时间的推移而增长的，"Zou说。"举例来说，我们考虑了银河系中心超大质量黑洞的成长过程，它的质量为400万太阳质量。我们的研究结果表明，我们银河系的黑洞很可能是在宇宙时间相对较晚的时候才成长起来的。"编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435743.htm