天文学家发现一个藏在气体掩盖后的古老黑洞

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天文学家已经发现了迄今为止最远的“隐匿”黑洞存在的证据。引用自美国宇航局钱德拉X射线天文台的一句话:在目前宇宙年龄的大约百分之六的时候,这是第一个在宇宙早期历史有被气体隐藏迹象的黑洞。

特大质量的黑洞比我们的太阳要大几百万到几十亿倍,一般是通过拉入物质成长为一个环绕物质的圆盘。快速的成长在黑洞周围很小的区域产生数量巨大的辐射。科学家们称这种极其明亮的致密射电源为类星体。

按照先有的理论,在一个超大质量黑洞成长早期,一个稠密的气体云给围绕超大质量黑洞的圆盘提供物质材料,“隐匿”的气体云从我们的视野中隐藏了许多的类星体明亮的光,。当黑洞消耗物质变得更加巨大时,气体云中的气体已经耗尽,直到黑洞和它的明亮圆盘裸露出来。

领导这项研究的位于智利圣地亚哥省的格列高利智利天主教大学的法比奥·维托说:“找到在这种隐藏时期的类星体是极具挑战性的,因为他们的许多辐射被吸收并且不会被现在的仪器发现。感谢钱拉德天文台和那有穿透模糊气体云能力的X射线,我们觉得我们最终成功了。”

这一发现来自对名叫POS167-13类星体的观察,该类星体是被夏威夷的一个参与泛星计划的光学望远镜首次发现。来自天文望远镜的光学观测和其他的调查已经发现了早在十亿年时的宇宙,或约在宇宙当前年龄的百分之八时就已经明亮闪烁的180多颗类星体。这些调查仅被认为在发现清晰黑洞时有效,因为他们探测到的辐射甚至能够被薄的气体和灰尘阻挡。自从POS167-13成为观测结果的一部分后,这类类星体也将有望变得清晰可见。

维托的团队可以通过利用钱拉德天文台去观测POS167-13和其他九个被用光学调查发现的类星体。在十六个小时的观测之后,只有三种X射线粒子被发现来自POS167-13,全部携带着相当高的能量。因为低能量的X射线与比它能量更高的X射线相比较,更容易被吸收,只有高能X射线被检测到。

“这真是一件令人惊讶的事,”在美国宾夕法尼亚洲的宾夕法尼亚大学帕克校区共同作者尼尔勃兰特说,“这就像我们正在期待一只蛾却看见了一个茧。我们观测的其他九个类星体都在我们预料之中没有一个是隐匿的。

关于POS167-13有一个有趣的转折,从阿塔卡玛大型毫米波天线阵(ALMA)中的射电天线阵列和美国宇航局的哈勃空间望远镜先前获得数据能看出,主导这个类星体的星系有一个伴星系。

由于他们之间紧密的距离和微弱的X射线源,团队无法确定发现的X射线放射是和类星体POS167-13有关还是和那个伴星系有关。

如果X射线是来自已知的类星体,那么天文学家们需要找到一个解释,为什么类星体出现在被高度遮蔽的X射线中而不是在可见光中。一种可能性是在三年光学和X射线的观测期间,这里存在一个巨大且高速增长的隐藏类星体。

另一方面,如果X射线来自伴星系而不是来自类星体POS167-13,那这表明发现了一颗离类星体POS167-13很近的新类星体。那这将是至今为止被发现距离我们最远的一对类星体。

上述的任一一种情况,被钱德拉发现的这颗在宇宙大爆炸过后8.5亿年的类星体将会成为至今观测到的最远距离的隐匿类星体。已经被发现的原有记录保持者是在宇宙大爆炸之后13亿年形成的。作者们计划用更多的观测记录继续去了解更多。

同样来自智利天主教大学的共同作者弗朗兹·鲍尔说“利用钱拉德天文台进行一个长期的观测,我们将能得到一个对黑洞是如何隐藏的更好估计方法”,“还要获得已知类星体或伴星系二者之中谁是X射线源的确切认定。”

作者也计划寻找更多高度遮蔽黑洞的例子。来自意大利博洛尼亚国家天体物理研究院的共同作者罗伯托·吉利说“我们怀疑大多数超大质量黑洞在早期宇宙是被遮盖的。然后探测和研究他们,去了解他们是怎样快速增长到10亿个太阳质量的。”

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. 四周- spaceanswers

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