云南
X射線，穿透氣體與塵埃，揭露更多超大質(zhì)量黑洞的存在。
如果肉眼可以接收X射線光子，那么天空看起來將會(huì)光點(diǎn)遍布。其中每一個(gè)都可能是活躍的超大質(zhì)量黑洞。
圖片來源：Robert Lea (使用Canva軟件制作)
宇宙中可能蘊(yùn)含比我們推測的多得多的正在瘋狂吸積周圍物質(zhì)的超大質(zhì)量黑洞。這是一個(gè)科學(xué)加團(tuán)隊(duì)的近期結(jié)論，他們的觀測結(jié)果認(rèn)為，天文學(xué)家可能遺漏了30%到50%處在吸積狀態(tài)的超大質(zhì)量黑洞，這些宇宙巨獸的質(zhì)量相當(dāng)于數(shù)百萬甚至數(shù)十億個(gè)太陽。不過無需杞人憂天，它們并沒有躲在你床底下（如果真的有你一定會(huì)注意到）。
相反，它們似乎潛伏在星際氣體和塵埃之中，通過吸積這些物質(zhì)成長。“超大質(zhì)量黑洞與其宿主星系的尺度對比，就像將一顆豌豆與地球比較。”該研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人、加州理工大學(xué)帕薩迪納分校的研究員彼得·布爾曼在1月13日于馬里蘭州國家港舉行的美國天文學(xué)會(huì)第245屆會(huì)議上說到。
“盡管它們的尺度差別極大，但是處在吸積狀態(tài)的超大質(zhì)量黑洞仍有可能對整個(gè)星系造成消極或積極的影響。”這是因?yàn)楫?dāng)超大質(zhì)量在快速吸積過程中，它們會(huì)向周圍的環(huán)境中噴射出速度約為1/3光速的物質(zhì)噴流。這種天體物理噴流可以吹散宿主星系中恒星形成所需的氣體和塵埃。因此，來自超大質(zhì)量黑洞的反饋可以壓制甚至扼殺其宿主星系中的恒星形成活動(dòng)。“這對我們理解星系演化過程有至關(guān)重要的影響。”布爾曼繼續(xù)說道。在這樣的圖景中，“遮蔽”經(jīng)常被我們忽視。遮蔽現(xiàn)象指的是處在吸積狀態(tài)的超大質(zhì)量黑洞，或稱之為活動(dòng)星系核，被它周圍的氣體和塵埃掩蓋。
黑洞隱藏在‘甜甜圈’后面
這位曾在英國南安普頓大學(xué)（現(xiàn)為加州理工學(xué)院研究員）的科學(xué)家解釋道，超大質(zhì)量黑洞的吸積和增長離不開周圍的物質(zhì)儲(chǔ)備——供其進(jìn)食的“宇宙自助餐”。布爾曼說：“現(xiàn)在的理論認(rèn)為，這些物質(zhì)可以形成一個(gè)近似‘甜甜圈’的幾何形狀。根據(jù)這些物質(zhì)相對與我們視線方向的取向，我們要么能看到正在吸積這些物質(zhì)的極其明亮的中心天體，要么就會(huì)看到嚴(yán)重的遮蔽效應(yīng)。”此前的研究表明，這種遮蔽效應(yīng)可能是我們遺漏約15%處在吸積狀態(tài)的超大質(zhì)量黑洞。為了驗(yàn)證這一偏差，布爾曼和他的同事們使用美國宇航局（NASA）的核光譜望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（NuSTAR）的紅外數(shù)據(jù)，在名為“利用核光譜望遠(yuǎn)鏡對本地宇宙中活動(dòng)星系核的氫柱密度普查”的項(xiàng)目中開展了這一研究。
圖二：美國航天局（NASA）的錢德拉（Chandra）X射線空間天文臺(tái)拍攝的深場X射線圖像中包含了5,000個(gè)正在吸積的超大質(zhì)量黑洞。但實(shí)際上，這一數(shù)字可能高達(dá)10,000個(gè)；錢德拉無法看到它們?nèi)俊＃▓D片來源：美國航天局（NASA）/錢德拉X射線天文中心/賓州州立大學(xué)/羅斌等）
研究團(tuán)隊(duì)成功觀測到了遮蔽超大質(zhì)量黑洞的氣體/塵埃云發(fā)出的紅外光，這使它們首次對通過吸積周圍物質(zhì)而不斷增長的超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行高精度的普查。“盡管黑洞本身是不可見的，但周圍被其吸積的氣體會(huì)被加熱并劇烈發(fā)光，使其成為宇宙中最明亮的天體之一。”南安普頓大學(xué)的研究員、團(tuán)隊(duì)成員波沙克·甘地（Poshak Gandhi）在一份聲明中說道，“即使這些黑洞被遮蔽，塵埃分子仍然會(huì)吸收來自吸積盤發(fā)射的光子，并且在紅外波段再次發(fā)射出來，從而暴露其中的超大質(zhì)量黑洞。我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上有更多的黑洞隱藏在顯而易見的地方——藏在塵埃和氣體之后，導(dǎo)致光學(xué)望遠(yuǎn)鏡完全無法發(fā)現(xiàn)它們。”
搜尋隱藏的活躍的黑洞，有助于解釋它們?nèi)绾卧鲩L到現(xiàn)在的質(zhì)量，還可以幫助我們更清晰的描繪星系演化的過程。“如果宇宙中沒有黑洞，星系將會(huì)變的更大。”甘地（Gandhi）說道，“假使銀河系的中心沒有超大質(zhì)量黑洞，夜空中可能會(huì)有更多的恒星。這只是超大質(zhì)量黑洞影響星系演化進(jìn)程的一個(gè)例子。”布爾曼（Boorman）解釋了如果我們能夠看到正在吞噬物質(zhì)的超大質(zhì)量黑洞，將會(huì)怎樣改變我們對宇宙的認(rèn)知。“如果我們的眼睛能夠探測X射線，天空將會(huì)布滿光點(diǎn)，而這些光點(diǎn)中的每一個(gè)，都是一個(gè)正在吸積物質(zhì)的超大質(zhì)量黑洞。”
該研究團(tuán)隊(duì)的研究成果于12月30日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》（The Astrophysical Journal）上。
BY: Robert Lea
FY: Amberoid
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