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

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,CatherineGrierandtheSDSScollaboration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（CatherineGrier）和应届毕业生罗伯特-惠特利（RobertWheatley）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SBS1408+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,CatherineGrierandtheSDSScollaboration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SBS1408+544的图像，十字准线中心的蓝点。图片来源：JordanRaddick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（SloanDigitalSkySurvey）现在称为"黑洞映射器混响绘图项目"（BlackHoleMapperReverberationMappingProject）的一项计划收集到的八年多来对一颗名为SBS1408+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，SBS1408+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SBS1408+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SBS1408+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SBS1408+544的研究报告于6月11日发表在《天体物理学报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435433.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435433.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

研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件

研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件美国麻省理工学院近日发布公报说，该校研究人员领衔的团队在距地球6亿光年范围内新发现了18起黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件，使附近宇宙空间中已知的这类事件数量增加了一倍多。相关论文发表在新一期美国《天体物理学杂志》上。新华社报道，潮汐瓦解事件（Tidaldisruptionevent）是宇宙中一种高能爆发现象，即恒星距离超大质量黑洞过近时，被黑洞产生的潮汐力吸入并撕裂的事件。当黑洞享用“恒星盛宴”时，会在电磁波谱多个波段释放巨大能量。此前，科学家主要通过在可见光和X射线波段寻找具有典型特征的爆发来探测潮汐瓦解事件，并已经在地球附近的宇宙中发现十几起这类事件。这项新研究利用红外观测数据从星系中找到更多这类事件。研究人员对美国广域红外线巡天探测卫星所获的观测数据进行了分析，利用特定算法识别出来自约1000个星系的红外爆发信号，这些星系分布在距地球六亿光年范围内。随后，研究人员放大了上述每个星系的红外爆发信号，从中寻找符合潮汐瓦解事件特征的红外辐射模式，最终发现18个清晰的潮汐瓦解事件信号。研究人员说，新发现有助于解答关于潮汐瓦解事件研究的几个关键问题。过去，潮汐瓦解事件大多在所谓的“星暴后星系”中观测到，这是一类曾因大量恒星形成而“光芒四射”但之后已冷却下来的罕见星系。这项新研究在尘埃星系等其他类型的星系中发现了潮汐瓦解事件，表明黑洞可以吞噬一系列星系中的恒星，而不仅仅是“星暴后星系”中的恒星。研究结果还解释了“能量缺失”问题。物理学家曾从理论上预测，潮汐瓦解事件辐射的能量应比实际观测到的更多。该研究认为，如果潮汐瓦解事件发生在尘埃星系中，或许可以解释这种能量差异。尘埃不仅可以吸收可见光和X射线，还可以吸收极紫外波段辐射，其吸收的能量相当于预测的“缺失能量”。此外，研究人员将新发现的潮汐瓦解事件与此前观测结果结合起来估计，一个星系大约平均每五万年就会经历一次黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件。2024年2月6日3:29PM

距地球3.6亿光年超大黑洞苏醒 开始吞噬周围一切物质

距地球3.6亿光年超大黑洞苏醒开始吞噬周围一切物质研究称，这个超大黑洞位于SDSS1335+0728星系，距离地球大约3.6亿光年；星系直径约为5.2万光年，总质量相当于100亿个太阳大小。参与研究的欧美科学家称，黑洞所在的星系在过去数十年均未出现异常，直到2019年12月，美国科学家发现该黑洞所在星系亮度突然上升。而该星系的亮度，是由其中的超大质量黑洞驱动的，黑洞以SDSS1335+0728星系周围的气体为食时，不断增长的物质被黑洞拉了进来，使星系发光。并且，黑洞能够吞噬一切物质，如果一颗恒星运动到其附近，可能会被强大的潮汐力所撕裂并被吸积，被“吞噬/撕裂”，这种现象称作黑洞潮汐撕裂恒星事件。至于是什么触发了这次黑洞的觉醒，目前科学界尚无定论。有理论认为，这可能是星系生命周期中自然发生的活跃周期，可能涉及恒星接近并落入黑洞的事件。此外，银河系中心的人马座A*，也存在着一个距离我们约2.6万光年、质量为太阳400万倍的超大质量黑洞，目前相对平静，不过，不排除未来它也会发生类似觉醒的可能。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435459.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435459.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