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          天文學家確認銀河合并與超大質量黑洞之間的聯系

          時間:2021-06-22 09:52:04 來源:

          這位畫家的印象說明了超大質量黑洞帶來的高速噴氣機的外觀。這些等離子體的流出是由于超大質量黑洞的旋轉消耗了圍繞它的旋轉材料盤而從其旋轉中提取能量的結果。這些射流在無線電波長處具有非常強的發射。

          天文學家使用哈勃太空望遠鏡進行了一項大型調查,以調查經歷了合并的星系與核心超大質量黑洞活動之間的關系,揭示了存在于為高速無線電提供動力的超大質量黑洞之間的聯系信號發射噴氣機及其宿主星系的合并歷史。

          在迄今為止進行的最廣泛的同類調查中,一組科學家發現,為高速,發射無線電信號的噴氣式飛機提供動力的超大質量黑洞的存在與它們的宿主星系的合并歷史之間有著明確的聯系。發現容納這些噴流的幾乎所有星系都正在與另一個星系合并,或者最近已經合并了。該結果對于合并黑洞的射流具有重要意義,并將在《天體物理學雜志》上發表。

          一組使用NASA / ESA哈勃太空望遠鏡的廣角相機3(WFC3)的天文學家進行了一項大型調查,以調查經歷合并的星系與核心超大質量黑洞活動之間的關系。

          該小組研究了中心極具發光性的眾多星系,即活躍的銀河核(AGN),人們認為這是由于大量熱物質在超大質量黑洞周圍盤旋并被其消耗而造成的。盡管大多數星系被認為擁有一個超大質量的黑洞,但其中只有一小部分是這種夜光的,很少有星團繼續前進并形成相對論射流[1]。兩條高速等離子體流幾乎以光速移動,并以相反的方向與圍繞黑洞的物質圓盤成直角流出,向太空延伸了數千光年。射流中的熱物質也是無線電波的起源。


          這位畫家的印象說明了超大質量黑洞帶來的高速噴氣機的外觀。這些等離子體的流出是由于超大質量黑洞的旋轉消耗了圍繞它的旋轉材料盤而從其旋轉中提取能量的結果。這些射流在無線電波長處具有非常強的發射。

          美國太空望遠鏡科學研究所(也隸屬于美國約翰·霍普金斯大學和意大利INAF-IRA)的Marco Chiaberge和他的團隊希望正是這些噴氣機證實銀河系合并的結果[2]。

          該團隊檢查了五類星系中是否存在近期或正在進行的合并的明顯跡象-兩種類型的帶有噴射器的星系,兩種類型的具有發光核心但沒有噴射器的星系和一組常規的不活動星系[3]。

          “容納這些相對論射流的星系發出大量的無線電波長輻射,”馬可解釋說。“通過使用哈勃望遠鏡的WFC3攝像機,我們發現幾乎所有具有大量無線電發射的星系都暗示著合并,這暗示著噴氣式飛機的存在。但是,不僅有噴氣機的星系顯示了合并的證據!”[4].

          “我們發現,大多數合并事件本身并沒有真正導致產生具有強大無線電發射能力的AGN,”意大利Osservatorio Astronomico di Bologna的合著者Roberto Gilli補充說。“我們所研究的其他星系中約有40%也經歷了合并,但未能產生與之相對應的引人注目的無線電發射和射流。”

          盡管現在很明顯,星系合并幾乎肯定是一個星系要用相對論射流容納一個超大質量黑洞的必要條件,但研究小組推斷,還必須滿足其他條件。他們推測,當中心黑洞旋轉得更快時,一個星系與另一個星系的碰撞會產生一個超大質量的黑洞,這可能是由于遇到了另一個質量類似的黑洞,因為黑洞自轉時提取了多余的能量將為噴氣機提供動力。

          “合并可能通過兩種方式影響中央黑洞。首先是增加流向星系中心的氣體量,使黑洞及其周圍的物質圓盤都增加質量。”該論文的合著者科林·諾曼(Colin Norman)解釋說。“但是這個過程應該會影響所有正在合并的星系中的黑洞,但是并不是所有帶有黑洞的合并星系都以射流結束,因此不足以解釋這些射流是如何產生的。另一種可能性是兩個大質量星系之間的合并會導致兩個質量相似的黑洞也合并。可能是兩個黑洞之間的特定合并品種產生了一個旋轉的超大質量黑洞,這說明了射流的產生。”

          需要進一步使用哈勃望遠鏡和阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)進行觀測,以進一步擴大調查范圍,并繼續闡明這些復雜而強大的過程。

          筆記

          [1]相對論射流以接近光速的速度行進,使其成為已知最快的天文物體之一。

          [2]本研究中使用的新觀測結果是與3CR-HST團隊合作進行的。這個國際天文學家小組目前由Marco Chiaberge領導,并使用哈勃太空望遠鏡對3CR目錄中的射電星系和類星體進行了一系列調查。

          [3]研究小組將他們的觀察結果與來自哈勃的大量檔案數據進行了比較。他們直接調查了十二個非常遙遠的射電星系,并將結果與??在其他觀測計劃中觀測到的大量星系的數據進行了比較。

          [4]其他研究表明,星系合并歷史與無線電波長的高輻射水平之間存在很強的聯系,這表明潛伏在銀河系中心的相對論射流的存在。但是,這項調查范圍更廣,而且結果非常清楚,這意味著現在可以肯定地說無線電大聲AGN(即具有相對論射流的星系)是銀河合并的結果。

          出版物:接受在ApJ中發布

          研究報告的PDF副本:大聲廣播AGN是合并

          圖像:ESA /哈勃·L·卡爾卡達(ESO)


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