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天文宇宙：關於NGC 1600超大質量黑洞的詳細研究
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天文宇宙：關於NGC 1600超大質量黑洞的詳細研究
錢德勒天文台拍攝的NGC 1600圖像（平滑軟帶（0.5-1.2 keV））。圖片來源：James Runge與Stephen A. Walker，2021
來自亨茨維爾的亞拉巴馬大學（the University of Alabama in Huntsville）的天文學家們利用NASA的錢德勒X射線天文台，調查了NGC 1600星係的中心區域，著重研究該星係的超大質量黑洞（UMBH）。該研究成果於2月11日發表於arXiv預印本服務器上，揭示了更多超大質量黑洞的特性。
橢圓星係NGC 1600。圖片來源：NASA/ESA 哈勃望遠鏡
NGC 1600是波江座的一個橢圓星係，距離地球約150000光年。它屬於僅由幾個星係組成的相對較小的星係群，但即便如此，它的質量也為太陽質量的1萬億倍，NGC 1600有著質量極大的黑洞——據估計該黑洞質量達到170億個太陽。
波江座。圖片來源：AlltheSky.com
NGC 1600中超大質量黑洞的性質，尤其是它龐大的質量和相對較近的距離，使它成為絕佳目標，能夠在邦迪半徑內獲取空間分辨溫度和密度分布（邦迪半徑是星係附近區域的一個計算半徑，在該半徑範圍內，星係周圍的介質可能被吸引、吸積）。因此，亞拉巴馬大學的James Runge和Stephen A. Walker決定用錢德勒天文台來進行該研究。
研究者們在論文中表示：“結合錢德勒天文台對NGC 1600的新的深度觀察結果與檔案中的曆史數據，我們已經確定了邦迪吸積半徑內、以超大質量黑洞為中心、~0.16 kpc（1 kpc 為3.08567758 × 1019 m）為半徑的區域內溫度和密度的分布。”
該研究分析了邦迪吸積半徑（據估計約在1240至1769光年之間）內的熱氣特性。研究者們探測了9870光年內兩個統計意義非常重大的溫度分量，發現在邦迪半徑內溫度沿半徑增大的方向平緩增長。
這一發現令人驚訝，因為在經典邦迪吸積原理中，期望的溫度是向中心方向增長的，而現在的結果卻與期望增長規律相反，這意味著氣體的動力學並不由黑洞決定。不過，天文學家們指出，溫度增長的規模可能比可以研究的範圍更小。
經計算，邦迪半徑處的質量吸積速率約為每年0.1-0.2個太陽質量的水平。研究者們發現，在邦迪半徑內，密度分布遵循的指數規律比經典邦迪吸積更為平坦。
“邦迪半徑內，密度分布遵循相對較平坦的規律ρ ∝ r−[0.61±0.13]，這說明黑洞的真吸積率或許比經典邦迪吸積率要低，”天文學家們解釋道。
該研究還發現，經計算，在9800光年內，熵下降至臨界值，即30keV cm2，這一性質是熱不穩定性係統所特有的。
撰文：Tomasz Nowakowski
翻譯：耿淑娟
審校：張和持
引進來源：物理學家組織網
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-ultramassive-black-hole-ngc.html
本文來自：環球科學
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錢德勒天文台拍攝的NGC 1600圖像（平滑軟帶（0.5-1.2 keV））。圖片來源：James Runge與Stephen A. Walker，2021
來自亨茨維爾的亞拉巴馬大學（the University of Alabama in Huntsville）的天文學家們利用NASA的錢德勒X射線天文台，調查了NGC 1600星係的中心區域，著重研究該星係的超大質量黑洞（UMBH）。該研究成果於2月11日發表於arXiv預印本服務器上，揭示了更多超大質量黑洞的特性。
橢圓星係NGC 1600。圖片來源：NASA/ESA 哈勃望遠鏡
NGC 1600是波江座的一個橢圓星係，距離地球約150000光年。它屬於僅由幾個星係組成的相對較小的星係群，但即便如此，它的質量也為太陽質量的1萬億倍，NGC 1600有著質量極大的黑洞——據估計該黑洞質量達到170億個太陽。
波江座。圖片來源：AlltheSky.com
NGC 1600中超大質量黑洞的性質，尤其是它龐大的質量和相對較近的距離，使它成為絕佳目標，能夠在邦迪半徑內獲取空間分辨溫度和密度分布（邦迪半徑是星係附近區域的一個計算半徑，在該半徑範圍內，星係周圍的介質可能被吸引、吸積）。因此，亞拉巴馬大學的James Runge和Stephen A. Walker決定用錢德勒天文台來進行該研究。
研究者們在論文中表示：“結合錢德勒天文台對NGC 1600的新的深度觀察結果與檔案中的曆史數據，我們已經確定了邦迪吸積半徑內、以超大質量黑洞為中心、~0.16 kpc（1 kpc 為3.08567758 × 1019 m）為半徑的區域內溫度和密度的分布。”
該研究分析了邦迪吸積半徑（據估計約在1240至1769光年之間）內的熱氣特性。研究者們探測了9870光年內兩個統計意義非常重大的溫度分量，發現在邦迪半徑內溫度沿半徑增大的方向平緩增長。
這一發現令人驚訝，因為在經典邦迪吸積原理中，期望的溫度是向中心方向增長的，而現在的結果卻與期望增長規律相反，這意味著氣體的動力學並不由黑洞決定。不過，天文學家們指出，溫度增長的規模可能比可以研究的範圍更小。
經計算，邦迪半徑處的質量吸積速率約為每年0.1-0.2個太陽質量的水平。研究者們發現，在邦迪半徑內，密度分布遵循的指數規律比經典邦迪吸積更為平坦。
“邦迪半徑內，密度分布遵循相對較平坦的規律ρ ∝ r−[0.61±0.13]，這說明黑洞的真吸積率或許比經典邦迪吸積率要低，”天文學家們解釋道。
該研究還發現，經計算，在9800光年內，熵下降至臨界值，即30keV cm2，這一性質是熱不穩定性係統所特有的。
撰文：Tomasz Nowakowski
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引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-ultramassive-black-hole-ngc.html
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