SRON荷兰空间研究所 使用电磁辐射的测量只揭示了质量小于20个太阳质量的恒星黑洞(紫色圆圈)
这些黑洞都有一颗伴星,它正在向黑洞失去质量
这种气流揭示了黑洞的存在,对伴星运动的详细研究可以测量黑洞的质量
自2015年以来,Virgo处女座对两个黑洞合并时发出的引力波辐射的测量已经允许测量几十个黑洞的质量(蓝色圆圈)
这些黑洞通常比通过电磁辐射发现的黑洞质量更大
我们现在知道,通过电磁技术研究的大质量黑洞的缺乏可能是由于对发现和研究大质量黑洞的偏见造成的
顺便说一句,LIGO/处女座的测量结果有利于大质量黑洞的探测,因为它们合并的信号更大,因此与合并质量较低的黑洞的信号相比,可以从宇宙中更远的系统中探测到
然而,Virgo处女座也在探测低质量的合并黑洞
在不久的将来,JWST望远镜将能够消除电磁偏差
由于其灵敏度,天文学家将能够测量位于被认为是最大质量黑洞所在位置的黑洞候选系统的质量
信用:SRON荷兰空间研究所 我们的望远镜从未探测到质量超过太阳20倍的黑洞
然而,我们现在知道它们的存在,因为最近“听说”有几十个黑洞通过引力波辐射合并
由彼得·容克(SRON/拉德布德)领导的一个天文学家小组现在发现,这些看似完全不同的结果可以用传统望远镜观测中对大质量黑洞的偏见来解释
2015年,LIGO设施首次探测到引力波
它们是由两个质量几十倍于太阳的大质量黑洞在合并过程中发出的
这一发现震动了宇宙,也震动了天文学界,因为很少有天文学家预测到如此巨大的黑洞会存在,更不用说它们会合并了
在引力波探测之前,我们的常规望远镜已经在大约20个案例中找到了恒星质量黑洞存在的证据
然而,从来没有发现像现在通过合并过程中发出的引力波辐射观测到的那样巨大的天体
到目前为止,包括欧洲处女座探测器在内,已经探测到大约50对这样的合并黑洞对,而且大多数情况下都涉及到大质量黑洞
望远镜仍然没有发现这样的黑洞
这种差异可以部分地用引力波探测器探测的更大的宇宙体积来解释
Virgo处女座可以更容易地找到这种质量更大的黑洞,因为它们的波相对于来自较轻黑洞的波更强,这意味着这些可能是罕见但响亮的事件
但是用望远镜零探测到这样的黑洞?当黑洞慢慢吞噬一颗伴星时,或者至少是它们的近距离环境中,它们会发光
通过测量这颗倒霉恒星的轨道运动,可以确定黑洞的质量
彼得·容克(SRON荷兰空间研究所/拉德布德大学)领导的天文学家团队意识到,望远镜观测对探测大质量黑洞有偏见
原则上,如果这些大质量黑洞吞噬了伴星的质量,它们就能被观测到
然而,这些观测的环境在实践中过于困难,这解释了为什么没有通过望远镜观测发现大质量黑洞
最大的黑洞是由大质量恒星内爆形成的,而不是由大质量恒星爆炸形成的(“超新星”)
这些大质量黑洞通过内爆形成,停留在它们的前身(大质量恒星)诞生的地方,也就是银河系的平面
然而,这意味着它们仍然被灰尘和气体所笼罩
它们较轻的黑洞兄弟姐妹是通过超新星爆炸从大质量恒星中诞生的,经历了一次将它们逐出银河系平面的踢飞,使它们更容易被我们测量质量的望远镜观察到
Jonker和他的同事意识到,加剧这种偏见的是,大质量黑洞的任何伴星都必须以相对较大的距离运行,这使得伴星在可观察的狂热中被吞噬的情况更加罕见
这样的事件暴露了黑洞的存在和位置
因此,质量越大的黑洞越不会泄露它们的位置
詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)即将于12月18日发射,这将使天文学家们能够检验这些想法
JWST将首次允许测量银河系平面上几个候选黑洞系统的质量
JWST将对红外光敏感,这种光受尘埃和气体的影响比地面望远镜通常使用的光学光小得多
此外,JWST的巨大面积及其在太空中的有利地位,使JWST能够从银河系平面上的数百万颗恒星中挑选出合适的恒星进行研究
最后,JWST位于地球大气层之上,不会受到大气层发出的红外光的阻碍
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