破译超大质量黑洞的突破

由卡迪夫大学科学家领导的研究小组表示,由于一项新技术使他们能够以前所未有的细节放大这些神秘的宇宙物体之一,他们更接近了解超大质量黑洞(SMBH)是如何诞生的。

科学家们不确定SMBH是在大爆炸后不久在极端条件下形成的,即所谓的“直接崩塌”过程,还是在大质量恒星死亡导致的“种子”黑洞中生长得更晚。

如果前一种方法是正确的,那么SMBH的诞生将具有极大的质量-比我们的太阳重数十万至数百万倍,并且具有固定的最小大小。

如果后者是正确的话,那么SMBH的体积会相对较小,大约是我们太阳质量的100倍,并且随着时间的推移,它们会以它们周围的恒星和气体云为食而变得更大。

天文学家一直在努力寻找质量最低的SMBH,这是解决此问题所需的缺失环节。

在今天发表的一项研究中,由卡迪夫(Cardiff)领导的研究小组突破了界限,揭示了在附近星系中心观测到的质量最低的SMBH之一,其质量不到太阳质量的一百万倍。

SMBH生活在一个星系中,这个星系被称为“米拉克的幽灵”,这是因为它与一个非常明亮的名为Mirach的恒星非常接近,给它一个幽灵般的阴影。

这些发现是通过一项新技术与阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)一起使用的,该技术是位于智利安第斯山脉Chajnantor高原高处的最先进的望远镜,用于研究一些最冷的光线宇宙中的物体。

卡迪夫大学物理与天文学学院的蒂姆·戴维斯博士说:“米拉奇的幽灵中的SMBH的质量似乎在'直接坍缩'模型预测的范围内。”

“我们知道它目前处于活动状态并且正在吞咽气体,因此某些仅能产生非常大的SMBH的极端极端'直接崩溃'模型是不正确的。

“仅凭这一点还不足以明确地区分'种子'状况和'直接崩盘'之间的区别,我们需要了解这一点的统计数据,但这是朝正确方向迈出的重要一步。”

黑洞是在重力的作用下坍塌的物体,留下了很小但非常致密的空间区域,没有任何东西可以逃逸,甚至没有光线也无法逃脱。

SMBH是最大的黑洞,其数量可能是太阳质量的数十万(甚至数十亿)倍。

据信,几乎所有大型星系(例如我们自己的银河系)都在其中心包含SMBH。

阿尔玛天文台和天文馆的戴维斯博士团队成员马克·萨尔齐说:“在大爆炸发生仅几亿年之后,在很遥远的星系中也发现了SMBH。”

“这表明至少一些SMBH可能在很短的时间内就变得非常庞大,这很难根据星系形成和演化的模型来解释。”

“所有黑洞都会吞噬气云并破坏冒险冒险的恒星而成长,但是有些黑洞比其他黑洞更活跃。”

Sarzi博士继续说道:“因此,寻找附近星系中最小的SMBH可能有助于我们揭示SMBH是如何开始的。”

在他们的研究中,国际团队使用崭新的技术比以往任何时候都可以进一步放大到附近一个名为NGC404的小星系的心脏,从而使他们能够观察到围绕SMBH中心的旋转气体云。

ALMA望远镜使团队能够解决气云星系中心,仅显示1.5光年的细节,这是有史以来由另一个星系构成的最高分辨率的气体图之一。

能够以如此高的分辨率观测这个星系,使该团队能够克服十年来相互矛盾的结果,并在星系中心揭示SMBH的真实本质。

戴维斯博士继续说:“我们的研究表明,使用这项新技术,我们可以真正开始探索这些神秘物体的特性和起源。”

“如果存在超质量黑洞的最小质量,我们还没有发现。”

这项研究的结果已于今天发表在《皇家天文学会月刊》上。

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