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宇宙中最大的黑洞,最明亮的类星体

2017-08-31 环行自媒体

【博科园-科学科普】一个超遥远的类星体,在其中心有大量的证据证明超大质量黑洞的存在。黑洞如何如此迅速地变得如此巨大,是一个有争议的科学争论的话题,但可能有一个符合我们标准理论的答案。

图片版权:X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/R.C.Reis et al; Optical: NASA/STScI

活跃黑洞的例子:一个在两个垂直的射流中加速物质和加速它的一部分,是类星体活动的显著描述。

图片版权:Mark A. Garlick

到目前为止已知的第六个最明亮的类星体,其质量是在2009年的研究中确定的:相当于400亿个太阳。

黑洞的质量是视界半径的唯一决定因素,它是一个非旋转的、孤立的黑洞。其中最大规模的是目前S5 0014 + 81,是40亿太阳倍质量。

图片版权:SXS team; Bohn et al 2015

它的物理尺寸(体积)是地球-太阳距离的800倍或者超过1000亿千米。

三角星系可能不像我们自己或仙女座星系那样庞大或令人印象深刻,但它是地球上肉眼可见的最远天体,也是我们本星系群的第三大星系。

图片版权:Robert Gendler, Subaru Telescope (NAOJ)

这使得它成为整个宇宙中所知的最大的黑洞,和我们本星系群的第三大成员三角星系一样巨大。

远处巨大的类星体显示了其核心的超暗黑洞,而它们的电磁对应物很容易被探测到。只有吸积盘和射流是可见的,而不是黑洞本身。

图片版权:J. Wise/Georgia Institute of Technology and J. Regan/Dublin City University

它发出如此明亮的光芒,因为大量物质通过吸积盘进入中心加速并产生光。

当一个活跃的星系有射流直接指向地球时,我们观察到一种称为“耀变体”的超发光现象。这些是宇宙中看到的最亮的物体。

图片版权:NASA / JPL

这种物质被称为“耀变体”是所有活跃星系中最亮的一类,说明有超大质量的黑洞。

如果这个类星体的距离是我们太阳的1800万倍(距离地球280光年),那么它就会像给予我们生命的恒星一样在天空中闪耀。

图片版权:Wikimedia Commons user Alan 2988

如果它距离我们280光年远,它就会像我们的太阳在天空中一样明亮。

宇宙中最远的x射线射流,类星体 S5 0014 + 81。

图片版权:X-ray: NASA/CXC/NRC/C.Cheung et al; Optical: NASA/STScI; Radio: NSF/NRAO/VLA

相反S5 0014 + 81的距离超过220亿光年,我们看到的是在大爆炸之后的16亿年。

模拟了各种气体丰富的过程,如星系合并,表明了直接塌陷黑洞的形成是可能的。直接坍塌、超新星和恒星和恒星残骸的结合可能会产生一个巨大的黑洞。

图片版权:L. Mayer et al. (2014), via

超新星组合直接塌陷的黑洞迅速合并的组件可能导致一个黑洞如此年轻和巨大。

JWST的最大的“创意”是向我们展示宇宙中第一个发光的物体,包括恒星、超新星、星团、星系和发光的黑洞。然而到目前为止还没有人计划探测到遥远超暗但不活跃的黑洞。

图片版权:Karen Teramura, UHIfA / NASA

它的活跃使它消失,更大规模的非活跃的黑洞可能存在。