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科学家探秘奇异AGN天体 探测黑洞周围时空影响

http://www.kexue.com 2011-10-04 13:24:01 腾讯科学  发表评论

  腾讯科技讯(Everett/编译)据国外媒体报道,自从天文学家暗示宇宙中存在黑洞这类天体开始,我们对这个神秘“怪物”就充满了想象和思考。人们总是喜欢问:黑洞是什么,它们如何运作,有着何种性质,我们如何知道黑洞的存在。天文学家“最喜欢”的黑洞应该是位于大多数星系中心的黑洞,因为在这个地方,是星系的核心部位,存在于此的黑洞必然有着更强大而神秘的属性,才能保持它们能“统治”着一个星系。这种级别的宇宙怪物一般都是具有非常大的质量和引力。

  宇宙中存在着一种被称为“活动星系核”的神秘天体,其也可以称为AGN天体。顾名思义就是中央核区具有非常强得活动性,这类天体我们一般可以称之为星系或者特指其该星系中央核心部分特别活跃的区域。之所以称其为活动星系核,是因为天文学家发现这类天体在无线电波至伽马射线波段都具有非常强的电磁辐射,而且非常亮,光芒盖过了星系的其他部分,使得整个星系看起来就好像只有中央核心部位在显示它的存在。

  天文学家对活动星系核的研究认为,其是由超大质量的黑洞构成,也就是说,在其中央是一个恐怖的巨型黑洞,并且正是由于整个超大质量黑洞的活动性,在不断地吞噬着周围物质,形成的强烈的辐射。而这个黑洞由多大的规模呢,天文学家认为其大约在数百万至数十亿倍太阳质量,而我们知道,太阳是地球的30万倍。所以,以“庞然大物”来形容这个宇宙怪物还显得微不足道。

  到目前为止,我们对于判断一个黑洞的存在,主要是通过观察黑洞对周围宇宙空间的影响,比如,黑洞在吞噬物质的时候,就是发生辐射,高速坠入黑洞中的物质产生极高的温度,放射的强烈的X射线。而他们是如何观测到宇宙中如此多的活动星系核呢?天文学家提出了一种新的方法。该方法并不是通过观测周围物质受到黑洞的影响,而是可以事先确定它的存在。

  天文学家在几十年内一直的寻找关于黑洞周围时空的细节,以图描述这些区域的情况。找出所有的辐射压力和气体压力以及振荡速度和旋转速率等等错综复杂的结构。然而,这些复杂的难题尚未解决。来自四大洲由26个天文学家组成研究小组获得了最新、成像质量最好的活动星系图像数据,其被称为Markarian 509。为此,天文学家动用了五个不同的空间望远镜对其进行观测,以探测该天体周围由于超大质量黑洞所产生的时空影响,这个项目被天文学家称为“测试案例”。

  该“测试案例” Markarian 509活动星系核由欧洲空间局的XMM-牛顿空间望远镜和国际伽马射线天体物理实验室(INTEGRAL)卫星在可见光、X射线、伽马射线波长下进行观测。国际伽马射线天体物理实验室也是由欧洲空间局研究的一个天文观测卫星,可以同时在伽马射线、X射线和可见光波段下对天体进行观测。

  天文学家之所以如此高频率地研究活动星系核,是因为在这些天体中存在着一些神秘未知的物理过程,其表现为中央核心区域超大质量黑洞正在对周围物质以及时空产生影响。在进行了六个星期的观测计划后,他们得到了目前世界上最好的两个空间天文观测平台的支持,这就是哈勃太空望远镜和钱德拉X射线空间望远镜。更让天文学家兴奋的,美国宇航局的雨燕(Swift)伽马射线探测卫星也加入了这项观测研究,其可以在多种波长下连续对目标星系进行观测。

  截至目前,参与研究的天基观测平台汇集当前世界上最先进的数台空间望远镜。在这个多努力之后,天文学家看到Markarian 509活动星系核周围热气体云发出的强烈的X射线图像,这些气体来自于黑洞周围正在落入黑洞的外围物质形成的物质盘,在加热后产生的紫外线辐射。这些炙热的气体由于瞬间变冷,形成高密度的“气体子弹”以每小时一百万英里左右的速度背离黑洞方向而去,这个场景并不是任何人都能想象的。显示了黑洞具有强大的统治力。

  这个时代的天文学家对宇宙的观测方式上发生了很大改变,我们可以通过大型望远镜来监视跨度巨大的宇宙天区,对成千上万的观测对象进行统计分析,我们很高兴能看到一个类似活动星系核的“宇宙怪物”出现在观测目标中。诸如此类的大型监控研究,往往研究注意研究对象的细节部分,否则我们会错过重大的发现。

 

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