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美宇航局红外巡天 意外发现竟有百万计隐藏黑洞

http://www.kexue.com 2012-08-31 09:40:37 腾讯科学  发表评论


美国宇航局的广域红外航天望远镜

  隶属于美国国家航空航天局的广域红外空间望远镜(WISE)进行的巡天红外调查发现并确认了数以百万计的类星体候选者。对全天类星体的标记使得科学家们可发现超大质量黑洞和极端星系或者被宇宙尘埃掩盖的星系。参与项研究的机构有美国国家航空航天局喷气推进实验室、加州理工学院、以及加州理工洛杉矶分校。

  广域红外空间望远镜透过星际尘埃揭示了百万计的黑洞候选天体,其中大约有1000个隐藏于尘埃团背后的黑洞被认为已经在之前被发现与最“明亮”的星系中,这些具有强大能量的星系向外辐射着红外信号,因此被科学家称为"hot DOGs"星系。根据美国国家航空航天局华盛顿总部广域红外空间望远镜项目的科学家哈仕玛·哈桑(Hashima Hasan)介绍:“广域红外空间望远镜可以发现各种各样隐藏的天体,比如隐藏在尘埃云背后的星系或者类星体。”

  在2011年初,广域红外空间望远镜完成了两次红外巡天,如同用夜视仪窥视黑暗,该红外望远镜已经拍摄到数百万张巡天图像,所有的观测数据都会公布,允许天文学家对这些图像进行研究,发现新的天体。新的观测结果正在帮助天文学家更好地理解星系以及其中央黑洞是如何演化的。比如我们银河系中心的巨型黑洞,即人马座A*(Sgr A*)黑洞,位于银心方向,科学家认为该黑洞质量达到了400万倍太阳质量,并吞噬着周围宇宙物质,以及增加吸积区域的温度,然而更大质量的黑洞,如数亿倍太阳质量的黑洞甚至能中止星系中恒星的形成。

  广域红外空间望远镜绘制的红外波段巡天图像,前景为美国国家航空航天局广域红外空间望远镜(WISE)。在一项研究中,天文学家使用广域红外空间望远镜对巡天结果中的250万个活跃的正处于吞噬过程中的超大质量黑洞进行了识别确定,距离超过了100亿光年。


核频谱阵列望远镜运行轨道示意图

  其中大约有三分之二的探测目标无法直接观测到,因为它们隐藏在宇宙尘埃背后,以至于可见光波段无法发现其踪迹。但是广域红外空间望远镜却很容易看到这些“宇宙怪物”的身影,因为后者具有强大的能量,并向外辐射红外特征,工作于红外波段的空间望远镜可以透过宇宙尘埃看到它们。

  根据位于加州帕萨迪纳市的美国国家航空航天局喷气推进实验室科学家、本项研究论文的第一作者以及核频谱望远镜阵列(NuSTAR)的项目的科学家丹尼尔·斯特恩(Daniel Stern)介绍:“我们通过广域红外空间望远镜强大的探测能力将黑洞现身,而核频谱望远镜阵列将为我们提供全新的高能X射线行为图像。”核频谱望远镜阵列是美国国家航空航天局另一个黑洞研究项目。


广域红外望远镜确定了数以百万计的形体位置

  在另外两篇由关于红外空间望远镜观测研究论文中,研究人员报告中提到了在已知“明亮”星系中的一些发现,这同时也是该任务的主要观测目标之一,截至目前,科学家们已经确认了1000个候选者。

  这些极端的宇宙天体比我们的太阳要明亮超过100万亿倍,由于它们大部分隐藏在宇宙尘埃背后,因此通过广域红外空间望远镜可以捕捉到这些天体发出了最长红外波段光线。隶属于美国国家航空航天局的斯皮策空间望远镜也加入到这次对黑洞的红外巡天研究中,为科学家提供了更加详细的巡天黑洞分布。


位于夏威夷莫纳克亚山的凯克天文望远镜

  由于星系中一般分布着大量的宇宙尘埃,在广域红外空间望远镜可以扫描整个天空,根据本项研究的第一作者、喷气推进实验室的任务科学家彼得·艾森哈特(Peter Eisenhardt)介绍:“该论文是首次对明亮的、充满宇宙尘埃的星系进行研究,也发现了黑洞形成的证据。”在广域红外空间望远镜巡天过程中,科学家发现有超过100个观测对象位于100亿光年远的宇宙空间中,因此这些天体交由位于夏威夷莫纳克亚山的凯克望远镜、位于智利的双子座南站天文台、圣迭戈分校分校附近的帕洛马山天文台以及亚利桑那州图森附近的多镜面望远镜进行观测并确认。

  广域红外空间望远镜的观测数据与来自夏威夷莫纳克亚山的加州理工亚毫米波射电望远镜阵整合,揭示了位于遥远宇宙极端星系的红外特征比其他星系高出两倍以上,对此科学家认为这些星系周围的宇宙尘埃或者物质被活跃的黑洞所辐射,产生了较强的红外特征值。喷气推进实验室研究人员、亚毫米波射电观测研究论文的第一作者吴静雯(Jingwen Wu)认为我们可能会看到一个新的、罕见的关于星系演化的阶段。所有三篇论文都发表在《天体物理学》期刊上。(Everett)

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