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发现了一种超大型伪装黑洞

2020-07-18 11:15 主页 来源:未知
发现了一种超大型伪装黑洞


天文学家一种超大型伪装黑洞,而这种伪装正在增长,这要归功于包括美国宇航局(NASA)钱德拉X射线天文台在内的一系列望远镜。这些黑洞的真实身份有助于解决天体物理学中一个长期存在的谜团。
 
 
 
伪装黑洞来自名为钱德拉南部深场[ Chandra Deep Field-South (CDF-S)]的调查,这是有史以来最深场的X射线图像。
 
超大质量黑洞是通过吸入周围的物质而生长的,该物质被加热并产生包括X射线在内的各种波长的辐射。许多天文学家认为,这种增长包括数十亿年前发生的一个阶段,当时密集的尘埃和气体茧覆盖了大多数黑洞。这些物质茧是使黑洞生长并产生辐射的燃料源。
 
 
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根据天文学家的当前情况,应该存在许多浸在这种茧中的黑洞(称为“严重遮盖”的黑洞)。但是,众所周知,这种类型的不断增长的黑洞很难找到,并且直到现在,所观察到的黑洞数量仍未达到预测值,即使在CDF-S等最深场的图像中也是如此。
 
领导这项研究的马里兰州约翰·霍普金斯大学(JHU)的埃里尼·兰布里德斯(Erini Lambrides)说:“借助我们的新标识,我们发现了一堆以前从未被发现的黑洞。 这些巨大黑洞一直存在,只是没有被我们发现。”
 
 
 
这项最新研究将钱德拉在CDF-S中的80天观测时间与来自其他观测站(包括NASA哈勃太空望远镜和NASA的Spitzer太空望远镜)的不同波长的大量数据结合在一起。该小组研究了距地球50亿光年或更久的黑洞。在这样的距离下,科学家们已经发现CDF-S中有67个严重被遮盖的,不断增长的黑洞,上面带有X射线和红外数据。在这项最新研究中,作者确定了另外28个。
 
先前对这28个超大质量黑洞进行了不同的分类——要么是缓慢生长的低密度或不存在茧的黑洞,要么是遥远的星系。
 
 
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马里兰巴尔的摩太空望远镜科学研究所的合著者马可·奇亚贝格说:“这可能被认为是黑洞身份错误的情况,但这些黑洞异常擅长隐藏它们的真实面目。”
 
兰布里德斯和她的同事将他们的数据与对一个典型的黑洞不断增长的预期进行了比较。他们使用除X射线以外的所有波长的数据,预测了应该从每个黑洞中检测出的X射线数量。研究人员发现X射线的水平比28个来源的预期低得多,这意味着它们周围的茧比科学家先前对这些物体的估计密度高约十倍。
 
 
 
研究小组考虑到了更高密度的茧,表明错误识别的黑洞产生的X射线比以前想象的要多,但是更密集的茧阻止了大多数X射线逃逸并到达钱德拉望远镜。这意味着它们正在以更快的速度增长。
 
先前的小组没有应用兰布里德斯和她的团队采用的分析技术,也没有使用CDF-S的全部数据,因此他们几乎没有关于茧密度的信息。
 
 
 
这些结果对于估计宇宙中黑洞数量及其增长率的理论模型非常重要,包括具有不同暗度的黑洞(换句话说,它们的茧的密度)。科学家设计这些模型来解释X射线在天空中均匀发光的现象,这种现象被称为“ X射线背景”,最早在1960年代发现该现在。在CDF-S之类的图像中观察到的单个增长的黑洞占了大部分X射线背景的原因。
 
当前尚未分解为单独来源的X射线背景主要由能量超过钱德拉可以检测到的阈值的X射线控制。严重遮盖黑洞是对此未解决组分的自然解释,因为低能X射线比高能X射线更容易被茧吸收,因此检测不到。此处报道的其他严重遮盖的黑洞有助于调和理论模型和观测值之间的以往差异。
 
 
 
意大利博洛尼亚国家天体物理学研究所(INAF)的合著者罗伯托·吉利(Roberto Gilli)说:“就像X射线背景是模糊的照片一样,它已经逐渐成为人们关注的焦点。” “我们的工作涉及了解已解决的最后一些对象的性质。”
 
除了帮助解释X射线背景之外,这些结果对于理解超大质量黑洞及其宿主星系的演化也很重要。星系的质量及其超大质量黑洞相互关联,这意味着星系越大,黑洞的质量就越大。
 
 
 
报告这项研究结果的论文正在《天体物理学杂志》上发表。该论文的其他作者是JHU的蒂莫西·赫克曼(Timothy Heckman)、来自智利圣地亚哥天主教大学的法比奥·维托(Fabio Vito)和还有来自JHU的科林·诺曼(Colin Norman)。