我们对宇宙研究得越多,就越有可能发现每个星系都围绕着一个宇宙庞然大物——一个超大质量的物体——运行。,为银河核提供动力。
关于这些巨型物体,我们还有很多不了解的地方,包括它们如何变得如此巨大的明显问题,但新的研究可以帮助我们填补一些空白。根据对天空区域中所有星系的一项新的射电调查,星系核中的每个超大质量黑洞都会吞噬物质,尽管它们的处理方式略有不同。
“我们得到越来越多的迹象表明所有星系都具有巨大的质量在他们的中心。当然,这些肯定已经长到了现在的质量,”天文学家彼得·巴特尔说荷兰格罗宁根大学的教授。
“看来,由于我们的观察,我们现在已经看到了这些生长过程,并且正在缓慢但肯定地开始理解它们。”
黑洞的质量范围存在一个有趣的差距,这意味着我们错过了超大质量黑洞如何形成和成长的难题的一个重要部分。恒星质量黑洞——由大质量恒星塌缩的核心形成的黑洞——仅被发现到太阳质量的142倍,甚至那个比平常更重,是两个较小黑洞碰撞的产物。
另一方面,超大质量黑洞的质量通常在几百万到数十亿太阳质量之间。你可能会认为,如果超大质量黑洞是从恒星质量的黑洞发展而来,那么那里就会有很多中等质量的黑洞,但检测到的却很少。
我们可以尝试解决这个问题的一种方法是研究我们所发现的黑洞有检测到,看看他们的行为能否给我们提供任何线索;这就是南非比勒陀利亚大学的杰克·拉德克利夫领导的天文学家团队所做的。
他们的焦点是一个称为商品-北,位于大熊座。该区域是哈勃深空巡天的主题,已得到充分研究,但主要是在光学、紫外线和红外线波长方面。
GOODS North 的一部分,每个点都是一个星系。 (NASA/ESA/G. Illingworth/P. Oesch/R. Bouwens 和 I. Labbé 以及科学团队)
拉德克利夫和他的团队使用直至 X 射线的一系列波长对该区域进行了分析,并添加了使用超长基线干涉测量的射电观测。因此,他们识别出了活跃的星系核——那些含有活跃超大质量黑洞的星系核——它们在不同的波长下都很明亮。
当超大质量黑洞积极吸积物质时——从周围空间吸食气体和尘埃——物质就会升温,发出足够明亮的电磁辐射,在遥远的宇宙距离上都能看到。
根据遮挡银河核的尘埃数量,这种光的某些波长可能会更强,因此没有单一波长范围可以用来识别一片天空中所有活跃的银河核。
有了这些额外的信息,研究小组对 GOODS-North 的活动星系核进行了研究,并进行了一些观察。
首先,并非所有的活跃吸积都是相同的。这看起来似乎是理所当然的,而且我们确实观察到了不同的超大质量黑洞以不同的速度吸积,但这些数据仍然有用。研究人员发现,一些活跃的超大质量黑洞吞噬物质的速度比其他黑洞快得多,而有些则根本不吞噬太多。
接下来,他们研究了星暴活动的存在——即剧烈恒星形成的区域和时期——与活跃的星系核相一致。
人们认为,来自活跃星系核的反馈可以通过吹走所有构成恒星的物质来抑制恒星的形成,但一些研究表明表明相反的情况也可能发生同样——受到反馈冲击和压缩的物质也可能会塌陷成婴儿恒星。
他们发现有些星系有星暴活动,有些则没有。有趣的是,持续的星暴活动会使活跃的星系核更难被看到,这表明需要进行更多的研究才能更好地确定反馈在猝灭中的作用。
最后,他们研究了在主动吸积期间可以从超大质量黑洞的两极射出的相对论喷流。据认为,这些喷射流由一小部分材料组成,这些材料沿着磁场线从吸积盘的内部区域汇集到黑洞的两极,在那里以电离等离子体喷射流的形式以一定的速度喷射到太空中。光速的显着百分比。
我们并不完全确定这些喷流是如何以及为何形成的,该团队的研究表明,物质的吸积率并没有发挥巨大作用。他们发现喷流只是有时形成,黑洞吃得快还是慢并不重要。
研究人员表示,这些信息可以帮助更好地了解超大质量黑洞的吸积行为和增长。他们说,这还表明射电天文学可以在未来的这些研究中发挥更重要的作用。
这意味着,在未来,我们将拥有更强大的工具集来试图解开最令人费解的黑洞之谜之一——超大质量黑洞到底来自哪里?