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WISE新数据探寻宇宙奥秘 黑洞统一论未获支持

http://www.kexue.com 2014-05-28 09:52:24 凤凰科技  发表评论

  美国宇航局官网报道,近日利用美国宇航局广角红外巡天探测器(Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE)对17万多个超大质量黑洞进行的调查,让天文学家重新检测了有关这些星际天体不同外貌的长达几十年的理论。

  有关活跃超大质量黑洞的统一理论最初提出于20世纪70年代,它揭示了黑洞虽然本质上相似,但是外观却完全不一样的原因。有些黑洞似乎被尘埃覆盖,而其它似乎更暴露更容易观测。

  统一模型提出每一个黑洞都被多尘埃、甜甜圈形状的结构——名为圆环(Torus)所包裹,从而解释了这个问题。因这些圆环在空间的朝向不同,黑洞也因此会有不同的外观。例如,如果圆环的位置使得我们恰好观测到它的侧向,那么黑洞就被很好的隐藏了。如果可以从顶部或者底部观测这个圆环,那么黑洞就清晰可见。

  然而,最新的WISE结果并没有证实这项理论。研究人员发现了新的证据表明,在某些环境下,除圆环结构以外的其它结构决定了黑洞是否可见。研究小组尚未确定这一结构究竟是什么,但结果表明统一理论,或者圆环结构并不能解答所有有关黑洞的疑问。

  “我们的发现揭示了有关活跃黑洞一个我们从来不知道的新特征,但它的细节仍是个谜。”美国宇航局基于帕萨迪纳市加州理工学院的红外处理和分析中心(IPAC)的严林(Lin Yan)这样说道。“我们希望我们的研究能够更好的了解这些了不起的天体。”

  严是这项研究的第二作者,研究首席作者是埃米利奥· 道诺索(Emilio Donoso),其它合作作者还包括美国帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的丹尼尔·史登(Daniel Stern) 以及智利圣迭戈波塔利斯大学的罗伯托·阿塞夫(Roberto Assef)。

  每个星系中央都有一个巨大黑洞,最新的研究主要关注于“吸食性”黑洞,名为活跃的超大质量黑洞,或者活跃星系核。这些黑洞会以周围的气体材料为食,并逐渐长大。

  通过电脑技术,科学家们从WISE数据里挑选出17万多个活跃超大质量黑洞,然后测量了包含隐藏和暴露黑洞的星系集群——也就是整个天空里天体堆积在一起的程度。

  如果统一模型是正确的,那么隐藏黑洞和暴露黑洞堆积的方式应该是相同的。根据这个理论,由于黑洞圆环结构的朝向是随机,因此黑洞的分布应该也是随机的,也即侧向和正面的圆环结构所占的百分比应该大致相同,不管它们是紧密堆积还是彼此分离。

  然而WISE发现的结果似乎出人意料,结果显示具有隐藏黑洞的星系似乎比具有暴露黑洞的星系更可能堆积在一起。如果这些发现被证实了,那么科学家必须得调整统一理论并提出新的理论解释为什么有些黑洞看起来是隐藏的。

  “统一理论的主要目的是将不同类型的活跃星系核一并归纳总结。” 道诺索说道。然而,随着深入研究WISE数据,这一问题变得越来越复杂。理解WISE结果的另一种方式便是涉及暗物质。暗物质是主宰宇宙物质的一种不可见物质,它远比组成人类、行星和恒星的正常物质多得多。每一个星系都位于暗物质光晕中央,更大的光晕具有更大的引力,因此会拖拽其它星系超它靠近。

  由于WISE发现隐藏黑洞更可能堆积在一起,研究人员了解这些隐藏黑洞位于具有更大暗物质光晕的星系里。尽管光晕本身可能与隐藏黑洞无直接关系,但它或可能提供有用的线索。“统一理论的提出是为了解释天文学家所观测到的复杂现象,” 史登说道。“结果似乎暗示了简单的模型可能过于简单,正如爱因斯坦所说的,模型应该是‘尽可能简单,但不是更简单’。”

  科学家们仍在积极结合WISE搜集的公共数据。WISE在2011年2次扫描了整个天空后进入休眠状态,它于2013年再次启动,重命名为NEOWISE,旨在鉴别潜在有害的近地天体。这项研究将被发表在《天体物理学》期刊上。(严炎刘星)

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