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S.K.H.K. 2012-7-15 10:06 AM

天文學家在牧夫座中發現1000多個超重黑洞

天文學家在一幅深空全景影像中,發現上千個超重黑洞(supermassive black holes);這些發現,使得天文學家得以一瞥這些巨獸成長的過程及環境。

  當物質以高速落入星系中心超重黑洞的過程中,會產生大量輻射和光,因此可在不同波段偵測到這些輻射。含有這種活躍的超重黑洞的系統稱為「活躍星系核」(active galactic nuclei,AGN)。這些AGN由於非常明亮,即使在很遠的距離外,仍可在短時間曝光下顯現蹤影,因此天文學家們決定跳脫傳統深入研究很小一片天區的觀測研究窠臼,改以大面積、短時間曝光的方式掃瞄天空,搜尋這些AGN。

  上方這幅深空全景影像結合了錢卓X射線觀測衛星(Chandra X-ray Observatory)、史匹哲紅外太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)和數座地面光學望遠鏡的牧夫座方向觀測資料;天文學家在其中發現了上千顆許多星系中心有質量是太陽的數億倍到數十億倍重的超重黑洞。影像長寬約9.3平方度,相當於滿月(圖左下角)面積的40倍。

  現行一項公認的理論認為:超重黑洞周圍通常會環繞一個甜甜圈狀的氣體環狀圓盤(torus),然而這項新的搜尋工作,對於這項理論卻頗多質疑。因為地球上的觀測者會因這個圓盤的朝向不同,按理來說會看到不同範圍大小的圓盤結構,所以AGN黑洞的光譜應該會顯現出受到不同的吸收程度,有些恰好圓盤正面面對的則完全沒有吸收,有些圓盤恰好側面面對地球的則顯現完全被遮蔽的現象,其他絕大部分黑洞則介在這兩個極端之間。被圓盤完全遮蔽的AGN會完全觀測不到;而如果是部分遮蔽者,則皆可觀測到它們的存在。結果,這些天文學家發現:幾乎所有發現的黑洞若非完全裸露,就是被濃厚的氣體遮蔽,只有極少數黑洞介在這兩者之間,讓天文學家開始懷疑他們對黑洞周邊環境的認知是否出了什麼問題?

  此外,他們可從史匹哲的紅外波段中的天體顏色區分出是星系還是恆星,然後再從錢卓和其他可見光觀測中判定這些天體是否為AGN。這種多波段搜尋方式對於發現被遮蔽的AGN特別有效。結果在離地球約110億光年遠的地方,他們總共發現了600多個被遮蔽的AGN,還有700多個沒有被遮蔽的AGN。在宇宙早期發現數量如此多的超重黑洞,讓這些天文學家相當興奮,因為他們可以用數量最多的樣本數來瞭解宇宙早期的狀態,從而瞭解宇宙演化的歷史。

半成年shine 2012-7-24 10:24 PM

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