新研究揭示黑洞吞噬周圍物質的不同方式
來源:新浪科技
發布時間:2021-05-28
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  新浪科技訊 北京時間5月28日消息,英國和荷蘭(lan) 的天文學家在一項新研究中指出,所有位於(yu) 星係中心的超大質量黑洞似乎都有吞噬周圍物質的時期,但它們(men) 的相似之處也僅(jin) 限於(yu) 此。他們(men) 利用超高靈敏度的射電望遠鏡對宇宙中一處已被詳細研究的區域進行了觀測,得出了這一結論。詳細的結果發表在《天文學與(yu) 天體(ti) 物理學》(Astronomy & Astrophysics)上。

  自20世紀50年代以來,天文學家一直在研究活動星係,這些星係的中心都具有一個(ge) 不斷吞噬物質的超大質量黑洞。在活躍階段,超大質量黑洞經常釋放出極強的無線電、紅外線、紫外線和X射線輻射。

一個具有活躍星係核的星係(想象圖),中心為超大質量黑洞。當黑洞吞噬物質時,兩股強大的噴流就會在黑洞的邊緣形成。這些噴流形成了巨大的“射電雲”,可以被射電望遠鏡探測到一個具有活躍星係核的星係(想象圖),中心為超大質量黑洞。當黑洞吞噬物質時,兩股強大的噴流就會在黑洞的邊緣形成。這些噴流形成了巨大的“射電雲”,可以被射電望遠鏡探測到

  在兩(liang) 篇新發表的論文中,一個(ge) 由天文學家組成的國際團隊集中研究了大熊座北部區域的所有活動星係。到目前為(wei) 止,天文學家已經對該區域進行了大量的研究,主要是通過太空望遠鏡收集其可見光、紅外光和紫外光信號。在新的觀測中,研究團隊獲得了來自射電望遠鏡網絡的數據,包括英國的e-MERLIN望遠鏡陣列和歐洲甚長基線幹涉測量網絡(EVN)。

  通過這項係統性的研究,天文學家得出了3個(ge) 清晰的結論。首先,事實證明許多不同類型星係核可以具有不同的活躍方式。有的“貪得無厭”,會(hui) 吞噬盡可能多的物質;有的則“消化較慢”,還有的已經幾乎沒有物質可供吞噬。

  其次,在少數情況下,吸積階段與(yu) 恒星形成階段會(hui) 同時發生。如果恒星正在形成,則星係核的活動就很難被探測到。第三,星係核的吸積過程可能會(hui) 產(chan) 生,也可能不產(chan) 生無線電噴流,無論黑洞吞噬“食物”的速度有多快。

  該研究的主要作者傑克·拉德克利夫來自南非的比勒陀利亞(ya) 大學,之前在荷蘭(lan) 格羅寧根大學和英國曼徹斯特大學任職。他表示,觀測結果表明射電望遠鏡最適合用於(yu) 研究遙遠宇宙的黑洞吞噬情況。“這是個(ge) 好消息,因為(wei) SKA射電望遠鏡即將上線,它們(men) 將使我們(men) 能夠更深入地觀察宇宙,了解更多細節。”SKA即“平方千米陣”(Square Kilometre Array),是計劃中的下一代巨型射電望遠鏡陣列,有效接收麵積可達大約1平方公裏,靈敏度將比目前世界上最大的射電望遠鏡還高50倍。

  研究作者、荷蘭(lan) 格羅寧根大學的彼得·巴特爾補充道:“我們(men) 觀察到了越來越多的證據,表明所有星係的中心都有超大質量黑洞。當然,它們(men) 肯定是經過一步步成長,才達到今天的質量。通過我們(men) 的觀察,現在我們(men) 看到了這些質量增長過程,並開始逐步了解它們(men) ,盡管進度較慢,但都很紮實。”

  另一位研究作者、英國曼徹斯特大學的邁克爾·蓋瑞特說:“這些美妙的結果顯示了射電天文學的能力。VLA(甚大天線陣)、e-MERLIN和EVN等望遠鏡正在改變我們(men) 對早期宇宙中星係演化的看法。”
 

  射電天文學與(yu) 射電望遠鏡

  射電天文學是通過電磁波頻譜以無線電頻率來研究天體(ti) 的天文學分支,其所用的技術與(yu) 光學相似,但由於(yu) 射電望遠鏡所觀測的波長較長,因此體(ti) 積更為(wei) 巨大。對來自宇宙天體(ti) 的無線電波進行初步探測是在20世紀30年代,美國無線電工程師卡爾·央斯基利用天線陣接收到了從(cong) 銀河係中心發射出來的無線電波,並根據觀測結果繪製了第一張射電天圖。這一發現標誌著射電天文學的誕生,“央斯基(Jansky)”後來也成為(wei) 天體(ti) 射電流量密度的單位,簡寫(xie) 為(wei) “央(Jy)”。
 

  1937年,美國天文學家格羅特·雷伯修建了一台9米直徑的拋物麵碟形射電望遠鏡,成為(wei) 射電天文學的先驅之一。他重複了央斯基早期的工作,並進行了第一次無線電頻率巡天。在後來的觀察中,天文學家確定了多個(ge) 不同類型的無線電發射源,包括恒星和星係,以及全新的天體(ti) 類型,如射電星係、類星體(ti) 和脈衝(chong) 星等。

  射電天文學還測量了星係的旋轉速度,發現星係中有大量看不見的物質,但其又是可察覺的,這就是暗物質。宇宙微波背景輻射是射電天文學的另一個(ge) 重大發現,為(wei) 大爆炸理論提供了有力的支持。射電望遠鏡也可以用於(yu) 研究距離地球較近的天體(ti) ,包括太陽活動及太陽係行星的表麵情況等。

  目前世界上現役的著名射電望遠鏡包括:甚大天線陣(VLA),位於(yu) 美國新墨西哥州的沙漠中,由27麵口徑25米的天線組成;阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(ALMA),位於(yu) 智利北部的阿塔卡瑪沙漠,有54座12米口徑的天線和12座7米口徑的天線;500米口徑球麵射電望遠鏡(FAST),位於(yu) 中國貴州,是目前世界上單一口徑最大的球麵射電望遠鏡;俄羅斯的RATAN-600環狀射電望遠鏡,直徑576米;以及籌建中的平方千米陣(SKA)。

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