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新的分析导致了对超大质量黑洞的根本不同的看法

天文学与空间 2023-05-07 12:55:44

尼尔斯·玻尔研究所 艺术家对类星体ULAS J1120+0641的印象

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科恩默瑟 在大多数星系的中心有一个超大质量黑洞

其中一些正在积极地以周围的气体和尘埃为食,将多余的能量作为强大的喷流排出,这些喷流被视为整个可观测宇宙中的类星体

由宇宙黎明中心的天文学家领导的一项新研究使用新技术回顾了这一过程——结果可能会改变我们对这些宇宙巨兽饮食的看法

超大质量黑洞位于星系中心,其质量是我们太阳的数百万甚至数十亿倍

凭借其极端的引力,它们能够吞没大量的气体、尘埃,甚至可能是游荡到它们附近的恒星

物理学告诉我们,当这种物质被拉向黑洞时,会形成一个圆盘,这种现象被称为“吸积”

“现在,这些吸积盘是已知宇宙中最令人讨厌、最暴力的地方,速度接近光速,温度远远超过我们的太阳表面

这种热量产生的辐射我们看做是光,但是热量到光的转换是如此有效——比核聚变的效率高30倍左右——以至于物理学家不太明白是怎么做到的

饥饿的宇宙巨兽 黑洞的饮食模式范围很广

有些,像我们银河系中的一个,不是很饿,似乎没有吸积盘

但是我们看到了其他饥饿的星系,它们的超大质量黑洞已经成长为非常热的吸积盘,其亮度超过了它们星系中的所有恒星

直到最近,我们才从全球射电望远镜网络“事件视界望远镜”获得了吸积盘的第一张照片

然而,这个吸积盘属于一个非常靠近的星系

我们不能对更远的星系重复这个实验,因为圆盘太小了,所以即使用最大的望远镜也无法分辨

M87星系中心的超大质量黑洞

这些条纹显示了从气体的电场中发出的偏振光直射到黑洞中

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以及其他人

2021 可变性是关键 幸运的是,探测遥远吸积盘的大小和结构的另一种方法似乎很有希望:尽管我们无法解析吸积盘的各种成分,但我们可以研究它的强度如何随时间变化

通过研究圆盘光线的变化,我们可以拼凑出即使是最遥远星系的吸积盘图片

这就是黎明博士

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约翰·韦弗研究员已经完成了这项工作,他从观测项目“斯隆数字天空调查”中研究了过去对9000多个具有明亮吸积盘的星系——所谓的类星体——的观测

" 当光源没有被解析时,从吸积盘观察到的光将被来自黑洞所在星系的光“污染”

先前的研究基本上忽略了来自宿主星系的多余光线

然而,通过使用类星体光变化的新模型,约翰·韦弗和他的合作者、圣安德鲁斯大学天文学教授基思·霍恩能够将吸积盘的光与宿主星系的光分开

换句话说,该模型使他们能够更直接地看到超大质量黑洞周围吸积盘发出的光,即使是在数十亿光年之外的星系中

被灰尘遮住了 韦弗和霍恩发现吸积盘附近的宇宙尘埃很可能挡住了他们的视线

使用几种不同的宇宙尘埃模型来解释和消除它的模糊效应,他们能够确定吸积盘有多热,在黑洞附近和远离黑洞的圆盘边缘

理论上已经预测了热内盘和冷外盘之间的温差

然而,韦弗和霍恩在观察上发现的是一幅非常不同的圆盘温度图:结果发现,黑洞附近的圆盘比预测的还要热

这些意想不到的发现今天发表在《皇家天文学会月报》上,表明我们的假设和理论模型需要修改——这将对我们理解超大质量黑洞产生影响

我们不仅对超大质量黑洞有更多的了解,而且它们饥饿程度的变化也是一个了不起的证明,说明我们的宇宙远比人们在静止的夜晚天空中想象的更有活力

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