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黑洞爆发的原因已确定

这些图像是用亚利桑那州基特峰国家天文台2.1米望远镜拍摄的,显示了星系的形状,这些形状要么在物理上相互交织,要么被附近邻居的引力扭曲。这些AGN在Swift调查之前就已经知道了,但Swift在更远的星系中发现了几十个新的AGN。

根据美国国家航空航天局“雨燕”卫星的一项调查,当超大质量黑洞的母星系决定合并时,它们似乎会被硬X射线照亮。这些新发现解开了一个谜,这个谜让keptastronomers在黑暗中存在了几十年。

目前,只有1%的超大质量黑洞会释放出高达100亿倍太阳能量的能量,即所谓的活动星系核,从而表现出这种暴露癖行为。超大质量黑洞本身的质量是太阳质量的100万到10亿倍,而银河系的黑洞有300万或400万太阳质量。

到目前为止,研究人员一直在思考为什么会出现如此高的能量显示。今天公布的研究结果证实了过去的理论,即银河系合并的暴力行为会助长中心黑洞的生长。

马里兰大学帕克分校的团队成员Michael Koss在NASA的电话会议上说:“我们发现Swift发现的大约25%的黑洞正在合并。”

大约60%的这种活跃星系将在未来10亿年内完全融合,形成巨大的黑洞。

硬X射线作用

Swift使用其突发警报望远镜(BAT)来探测硬X射线的任何迹象,硬X射线在电磁波谱上介于伽马射线和X射线之间。

这种硬X射线可以穿过星际气体或尘埃,否则会阻挡紫外线、光学和软X射线。红外辐射也可以穿过这些物质,但可能代表星系恒星托儿所的辐射,而不是中心黑洞的辐射。

这项硬X射线探测让天文学家们确信,他们在大约6.5亿光年外的Swift探测范围内发现了大部分AGN。(光年是光在一年内传播的距离,约为6万亿英里(10万亿公里)。)

随后,科斯和他的同事们花了20个晚上的时间,在亚利桑那州图森市附近的基特峰国家天文台用2米望远镜观察AGN。

科斯解释道:“这些星系中的许多都离我们很近,所以我们看到了星系形状的严重扭曲。”“此外,我们看到这些星系彼此非常靠近,因此会合并并强烈相互作用。”

以合并为食

密歇根大学安娜堡分校的天体物理学家Joel Bregman表示,星系合并代表了超大质量黑洞在成长过程中进食的一种方式,他没有参与这项研究。天文学家以前就知道,黑洞可以通过与其他黑洞融合,也可以通过吸收附近的气态物质来生长。

Bregman说:“这项工作向我们展示了在相当早期就被引导到中心的气体的进食情况。”换言之,超大质量黑洞甚至可以在其宿主星系开始合并之前就开始高速运转。

过去的发现也表明,合并星系和AGN在早期宇宙中都要常见得多,早期宇宙中有比现在小得多的星系。这间接地支持了星系合并破坏黑洞生长的观点。

但与喷出大量硬X射线的合并星系不同,我们的银河系中心有一个安静的黑洞。布雷格曼指出,黑洞可能会经历爆发和相对平静的时期。

康涅狄格州纽黑文耶鲁大学的天体物理学家Meg Urry说,大约10%的类似大小的星系比银河系活跃得多,她不是Swift团队的成员。

Urry说:“幸运的是,我们90%的人都不是很活跃,所以没有产生太多的硬X射线,阻碍了我们前进,扰乱了大气。”

窥探过去

Swift的眼睛可能会从美国国家航空航天局即将于2012年发射的NuStar任务中得到补充。NuStar将使用两组聚焦硬X射线的反射镜阵列来研究70亿或80亿年前更远的星系。

Urry在回答一个太空网问题时说:“它将发现更远的黑洞生长和AGN,所以问题是这些黑洞的触发方式是否与样本相同。”“我们认为它们是,但你想观察一下,看看是不是这样。”

目前,雨燕卫星仍在继续其探测伽马射线暴的主要任务,伽马射线暴是宇宙大爆炸以来最强大的能量形式。

“大约30分钟前,我们刚刚探测到第508次伽马射线爆发,”马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心Swift的首席研究员Neil Gehrels在美国国家航空航天局电话会议上说。4月,美国国家航空航天局庆祝斯威夫特第500次发现伽马射线暴。

Swift的这项研究将发表在6月20日的《天体物理杂志快报》上。


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