科学家们的新发现,或许能够揭开超大质量黑洞的真实本质

科学怪佬   2017-10-13 22:14

一些星系中存在着超大质量的黑洞,它们是贪婪的猎食者,它们会消耗气体、尘埃和其他任何东西,包括光。在它们的捕食狂潮中,这些巨兽在它们的宿主星系的核心里产生了大量的能量,用强大的辐射来让宇宙闪耀。相比之下,我们的银河系中心的超大质量黑洞人马座A,却是一只熟睡的猫咪。

科学家们的新发现,或许能够揭开超大质量黑洞的真实本质

这些悸动的银河系心脏被称为“活跃的星系核”,或者AGN,在9月27日的自然杂志在线发表的一项新研究中,一组国际研究人员颠覆了天文学家们认为具有这些AGN特征的基本理论。这项研究可以帮助我们更好地了解星系和超大质量黑洞是如何相互演化的。

在观察这些明亮的星系时,天文学家注意到两种不同类型的AGN。一些星系有一个非常明亮的AGN(I型),而其他的AGN是暗淡的(II型)。经过几十年的研究,使用不同的望远镜对一系列频率敏感的观测,天文学家们认为这两种类型的AGN是相同的——这两种类型的原因仅仅是一个观测角度的问题。

马里兰大学的教授、研究报告的作者之一的天文学家Richard Mushotzky说:“我们认为,我们所看到的基本上是黑洞周围的尘埃和气体,看起来像一个膨胀的甜甜圈——或者是一个圆环”。

科学家们的新发现,或许能够揭开超大质量黑洞的真实本质

所以,我们看到的可能就是在这个“甜甜圈”边上的黑洞,在我们的视线中存在着大量的尘埃和气体,当我们从甜甜圈的顶部往下看时,我们看到的是我们视线中的小尘埃和气体。

然而,Mushotzky认为,越来越多的光谱证据表明,事实上,这两种类型的AGN之间存在着物理上的差异。

利用来自于美国宇航局的Swift太空望远镜的爆炸警报望远镜(BAT)的数据,研究人员可以“看到”在星系中心800多个黑洞周围的气体和尘埃。BAT能够用硬x射线来观察宇宙,就像放射学家用来“观察”我们的骨骼的x射线一样,所以不管在什么角度看,它都能看到AGN,它能穿过任何云层,并能准确地看到超大质量黑洞产生的能量。

并且,研究人员使用了来自世界各地的12个地面望远镜的数据,要求科学家们进行全球合作,称为“蝙蝠AGN光谱调查”(BASS)联盟。通过这些数据,研究人员发现I型和II型AGN在结构上和能量上都是不同的。

这项研究表明,有一些本质上不同的物质,这也许就是黑洞的速度。尽管他们经常被视为是所有物质的贪得无厌的吞噬者,但即使是超大质量黑洞也有其局限性。如果你尝试的材料多于物质,黑洞可以提供最大的速率,黑洞基本上拒绝它;这是一个挑剔的食客。

因此,AGN类型最大的不同是,被更多的尘埃和气体所包围,因此它拒绝更多的物质,并产生更大的能量。这就是为什么如此明亮的根本原因:这些黑洞正在吞噬周围的物质,直到它们真的不能再吃了。

科学家们的新发现,或许能够揭开超大质量黑洞的真实本质

天文学中一个不断存在的谜团是超大质量黑洞如何与它们的星系一起演化。因为大多数星系都包含了黑洞,所以很明显的问题是:黑洞如何影响星系的演化,反之亦然。

由于星系中活跃的黑洞提供了观测大量辐射的方法,以及它对星系的影响,AGN被用作实验室来研究这些动荡地区的恒星形成。但是,I型星系的恒星很难观测到——极其明亮的内核会淹没星系的恒星发出的光。由于统一的模型假设类型I和类型II基本上是一样的,天文学家们通常研究的是类型II,因为他们有更暗的核,而且星系的恒星很容易被看到。

但是,正如这个新发现所证实的那样,这个想法是有缺陷的,Mushotzky说。人们倾向于只研究类型II,而类型I则被忽略了。他说:“现在我们知道,我的黑洞喷出的能量超过了II,我们需要重新审视我们之前得出的结论。”

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