这个遥远的类星体图像是由美国宇航局哈勃空间望远镜以及钱德拉X射线空间望远镜数据合成的。类星体是由中央的超大质量黑洞所驱动的强大辐射源
北京时间3月11日消息,据美国国家地理网站报道,科学家们上周三报告称他们观测到一个超高速转动的巨型黑洞,其转速惊人,速度几乎达到光速的一半,造成其周遭的时空剧烈扰动。
大多数的星系,包括我们所在的银河系的核心区域都存在一个超大质量黑洞。而此项研究中所涉及的黑洞位于61亿光年之外,其质量约为太阳的2亿倍,从而成为迄今被天文学家观测到其自转情况的距离最远的此类天体。有关这项研究的论文已经发表在近日出版的《自然》杂志上。论文合著者,美国密歇根大学的马克·雷诺兹(Mark Reynolds)说:“它转的就像一个陀螺,非常迅速。”
并且,正如美国密西西比大学的天体物理学家艾缪尔·巴蒂(Emanuele Berti)所指出的那样,这个黑洞的距离要比此前所有已经被确定自转情况的星系级黑洞都要远至少4倍。这让它的形成时间更加接近大约130亿年前最初一批星系形成的时代。正因为这个原因,这个快速转动的黑洞引起了研究者们极大的兴趣,因为它将帮助揭示星系,包括我们的银河系在过去的数十亿年间是如何不断壮大的。巴蒂本人并未参与这项研究,但他表示:“有关星系形成的信息就包含在这种超大质量黑洞的自转之中。这就是为何这一成果显得如此有趣的原因。”
在这项研究中,研究组考察了源自这一黑洞发出的X射线辐射的光谱偏移情况。这种偏移情况可以反映黑洞的转动状况。雷诺兹表示,这些X射线本身是从正在向黑洞中下落的物质带中发出的,这些物质围绕黑洞附近形成一个高速转动的吸积盘,其转动速度接近光速,其温度极高,并发出剧烈辐射。
黑洞美食学
一般认为星系核心的超大质量黑洞会通过不断兼并周遭那些规模更小的黑洞,并不断吞噬周期空间的尘埃,气体乃至整个的恒星,从而实现成长。银河系核心位置的黑洞被称作“人马座A*”(Sagittarius A*),其质量约为太阳的400万倍。一些大型星系核心的黑洞质量则可以达到太阳的数十亿倍。
但不管它们多么巨大,它们都是从较小的黑洞开始成长起来的。巴蒂和其他天体物理学家告诉我们,通过考察星系核心的黑洞是平稳或是剧烈的不断成长的过程,可以帮助我们了解围绕它而存在的星系本身的成长过程。巴蒂表示:“如果这种成长过程是混乱的,那么黑洞的转动速度就应该趋向于0。因为那样的话,黑洞会不断发生晃动,在这样的过程中不断消耗动量,最终没有能量继续转动。”
而如果星系的成长是平静的,有秩序的,那么随着大量的氢气(还有偶尔出现的小型黑洞)源源不断地落入大型黑洞之中,中央的大型黑洞就会稳步成长,并且由于吸收了吞并物质的角动量,它的转动速度也会越来越快。
雷诺兹表示:“我们观测到非常迅速的转动,这代表早期星系的形成过程相对是有序的。”理解这样的过程将有助于我们了解我们自身所在的银河系乃至像太阳这样的恒星的形成过程。
寻找类星体
类星体星系是宇宙中最强大的辐射源之一,如此次研究的目标RXJ113212 1231。它们核心位置的黑洞发出强大的喷流,形成宇宙中的“灯塔”。
雷诺兹表示,天文学家们此番之所以能借助美国宇航局的钱德拉X射线空间望远镜观测到这一类星体的X射线辐射,纯粹是出于幸运。因为那必须要借助引力透镜效应的帮助。
巴蒂表示:“这个类星体与引力透镜的视线方向必须完美重叠,这样我们才有可能观测到它。”来自更近距离上的星系实际上扭曲了来自其后方的这个类星体的光线,并将其向着地球观测者的视线方向聚焦——这就是所谓引力透镜效应的原理。
研究组现在希望能找到更多的类星体,包括哪些更遥远的成员,并考察其中央黑洞的自转情况,这将加深我们对宇宙早期星系形成环境的认识。 |
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