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

NASA钱德拉X射线天文台窥探到两对巨大黑洞的碰撞

NASA钱德拉X射线天文台窥探到两对巨大黑洞的碰撞其中一对黑洞似乎正处于撞击的后期阶段，这一过程被称为合并，最终将形成一个单一的巨型黑洞和更大的星系。它位于距离地球约7.6亿光年的一个名为Abell133的星系团中。研究人员以一种濒临灭绝的蜂鸟命名这对组合为"Mirabilis"。另一对是在大约32亿光年外的Abell1758S星系团中，它似乎处于合并的早期阶段，连接两个星系的恒星和其他物质的"桥梁"充当了宇宙碰撞的前缘。这并不是天文学家第一次发现黑洞在玩拼图游戏，但是在矮星系的中心出现这种庞然大物还是第一次。领导这项研究的阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校研究生MarkoMicic在一份声明中说："天文学家已经发现了许多黑洞在相对较近的大型星系中碰撞的例子。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。"这与其说是说明了碰撞的矮星系的稀有性，不如说是说明了研究较暗的矮星系有多难--这一发现更多是技术和工艺改进的产物。在这种情况下，研究人员利用钱德拉的超能力来寻找黑洞周围产生大量X射线的过热物质。他们去寻找碰撞的矮星系中的成对黑洞，并找到了这两组黑洞。矮星系引起了天体物理学家和宇宙学家的兴趣，因为它们就像一个回到宇宙深处的窗口，并可能提供对我们自己星系年轻时的洞察力。共同作者、阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校的布伦娜-威尔斯说："由于反复合并，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很多。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。"幸运的是，我们自己的星系不会很快与另一个星系发生碰撞。但是，如果你在40亿年后碰巧还诞生在太阳系，那就得提防与仙女座的撞击。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346125.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346125.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

科学家在矮星系中发现被甩出家园的超大质量黑洞

科学家在矮星系中发现被甩出家园的超大质量黑洞虽然这个想法可能看起来像科幻小说，但这正是科学家认为在距离地球75亿光年的一个矮星系中发生的事情。他们认为，现在一个无赖的超大质量黑洞来自这个星系，在一次星系合并使两个超大质量黑洞靠得太近之后，被踢出了原来的位置。这是一个耐人寻味的发现，但我们还没有谈到的是，要想成为一个流动的超大质量黑洞需要什么。一个黑洞究竟是如何获得足够的动量来被踢出其母星系的？一组研究人员在一篇预先发表的论文中分解了这一发现，目前可在arXiv上查阅。黑洞可以合并，甚至在星系合并后将对方踢出其母星系。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/YouTube当具有一定规模的星系合并时，它们很可能各自拥有自己的超大质量黑洞。因此，这些黑洞就会在某个地方相遇。通常情况下，这些黑洞会被彼此吸引，互相环绕，有时黑洞会自己合并。当它们靠近时，残余的黑洞通常会得到一个相当于地球绕着我们太阳运行的速度的踢力。通常情况下，这个速度不足以使超大质量黑洞脱离其轨道，并使其跑入星际空间。通常情况下，合并会导致几十公里的踢力击中残余的黑洞，使其位置发生非常小的变化。但是，如果满足正确的条件，这一脚可以变成一脚“世界波”，从它的母星系中被弹出，形成一个在空间中游荡超大质量黑洞。残余黑洞受到的冲击不是那些典型的几十公里，而是以每秒几千公里的速度移动，大约是光速的百分之一到二。在这种速度下，这个流氓超大质量黑洞完全可以摆脱其母星系的引力。更为可怕的是，科学家们认为可能有超过50万个类似这样的超大质量黑洞从它们的家园中被弹出，在星际空间中盘旋。当然，这个数字都是理论上的，更多关于这些失控黑洞的发现可能有助于巩固我们所掌握的数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350739.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350739.htm

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.NielBrandt在内的研究小组在《皇家天文学会月刊》（MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalSociety）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'sChandraX-rayObservatory）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.ofNottingham/H.Russelletal：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（HelenRussell）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（ThomasBraben）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：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425107.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425107.htm

星系合并过程中可能隐藏着相距750光年的双黑洞

星系合并过程中可能隐藏着相距750光年的双黑洞这些超大质量黑洞被认为是在新连接的星系中心附近同时生长。这些饥饿的庞然大物比科学家所观察到的任何其他双体黑洞都要近，它们之间只有750光年。此外，这里收集到的观察结果可能表明，双体黑洞比我们想象的更常见。观察和研究的结果发表在《天体物理学杂志通讯》上。它们还在华盛顿州西雅图举行的美国天文学会（AAS）第241次会议的新闻发布会上对此作了介绍。令人惊讶的是，这些双体黑洞暂时似乎没有向彼此移动。在过去，我曾报道过黑洞合并以及科学家如何观察到它们。但是，看到这些双黑洞在银河系合并的残余物上并排就餐，这完全是一个新的发现。这也不是黑洞第一次让科学家挠头。早在2019年，他们就发现一个有三个超大质量黑洞的星系。目前还不清楚这些双黑洞是否会继续不紧不慢地在彼此身边用餐，还是两者最终会跳二人转，最终导致它们的碰撞和合并。无论怎样，看来科学家们在接下来的一段时间里都会关注这个空间区域，至少要对这里发生的事情有一个更好的了解。现在，天文学家不仅给我们提供了黑洞的照片，而且还让我们听到了黑洞的萦绕的声音。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339331.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339331.htm