美國太空總署揭曉最近的超大質量黑洞二重奏

天文學家觀測到了迄今已確認的最接近的一對超大質量黑洞,它們位於合併星系內,相距 300 光年。利用美國太空總署的哈伯和錢德拉望遠鏡,這項發現揭示了對星系合併本質和宇宙中黑洞活動的獨特見解。這些發現可能會極大地影響我們對重力波和星系演化動力學的理解。圖片來源:約瑟夫·奧姆斯特德

兩個星系的核心正在發生碰撞

出於所有實際目的,穿越太空的恆星永  遠不 韓國 電話號碼庫 會相互碰撞。類星太陽的直徑與其與鄰近恆星的距離之比約為1:1000萬。但星系確實會發生碰撞。我們的銀河系與鄰近的仙女座星系之間的距離達到驚人的 220 萬光年。這個比例只有1:20。而兩大巨頭之間最終也會發生碰撞和合併。

當星系碰撞時,它們的黑洞會合併成一個巨大的黑洞。幾乎所有星系的中心都含有超大質量黑洞。哈伯太空望遠鏡和錢德拉 X 射線天文台觀察了一對碰撞星系的中心,發現了彼此圍繞著華爾滋的雙超大質量黑洞。這對黑洞充滿了墜落的氣體,像活躍的星系核(AGN)一樣發出明亮的光。它們相距約 300 光年,是可見光和 X 射線波長中最近的活動星系核對。已觀測到距離最近的一對超大質量黑洞非常接近。它們相距約 300 光年,是使用NASA的哈伯太空望遠鏡和錢德拉 X 射線天文台探測到的。這些黑洞深埋在一對碰撞星系內,由落入的氣體和塵埃提供燃料,使它們像活躍星系核(AGN)一樣發出明亮的光。圖片來源:美國太空總署戈達德太空飛行中心

美國太空總署哈伯錢德拉發現超大質量黑洞二重奏就像兩名相撲選手對峙一樣,已觀測到的最近的一對超大質量黑洞非常接近。它們相距約 300 光年,是透過 NASA 的哈伯太空望遠鏡錢德拉 X 射線天文台探測到的。這些黑洞深埋在一對碰撞星系內,由落入的氣體和塵埃提供燃料,使它們像活躍星系核(AGN)一樣發出明亮的光。

這對活動星系核是利用多波長(可見光和 X 射線)觀測在當地宇宙中檢測到的最接近的一對活動星系核。雖然之前已經發現了數十個「雙」黑洞,但它們的間距通常比在富含氣體的星系  中發現的間距大得多。天文學家使用電波望遠鏡觀察到一對雙黑洞,其距離比 更近,但沒有在其他波長上得到證實。

像這樣的活動星系核雙星在早期宇宙中可能更常見,當時星系合併更加頻繁。這項發現提供了對附近大約 8 億光年之外的一個例子的獨特特寫。

哈伯太空望遠鏡拍攝的 MCG-03-34-064 星係可見光影像。哈伯望遠鏡的銳利視野揭示了嵌入在星系中心白色橢圓中的三個明顯的亮點(在右上角的插圖中放大)。其中兩個亮點是強 X 射線發射的來源,這表明它們是超大質量黑洞。黑洞之所以發出明亮的光芒,是因為它們正在將下落的物質轉化為能量,並作為活躍的星系核在太空中閃耀。它們的距離約為300光年。第三個點是一團明亮的氣體。指向 5 點鐘位置的藍色條紋可能是從其中一個黑洞發射的噴射流。黑洞對是兩個星系合併的結果,最終會發生碰撞。圖片來源:

哈伯和錢德拉的偶然見解

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這項發現是偶然的。哈伯的高解析度成像 您應該考慮的 2020 年最佳雲端服務 揭示了宿主星系內部嵌套的三個光學衍射尖峰,顯示在一個非常小的區域內存在大量的發光氧氣。天體物理中心的安娜·特林達德·法爾考 (Anna Trindade Falcão) 表示:“我們沒想到會看到這樣的事情。”馬薩諸塞州劍橋市的哈佛和史密森學會是這篇論文的主要作者,該論文今天(9 月 9 日)發表在天體物理學雜誌》上。 “這種觀點在附近的宇宙中並不常見,它告訴我們銀河系內部正在發生其他事情。”

衍射尖峰是當來自空間中非常小的區域的光在望遠鏡內的鏡子周圍彎曲時引起的成像偽影。

隨後,法爾考的團隊使用錢德拉天文台在 X 射線下檢查了同一個星系,以深入了解正在發生的事情。 「當我們在 X 射線波段觀察 MCG-03-34-64 時,我們看到兩個獨立的強大高能量發射源,與哈伯望遠鏡看到的明亮光點一致。我們將這些碎片放在一起,得出的結論是,我們可能看到的是兩個間隔很近的超大質量黑洞,」法爾考說。

解釋跨波長的訊號為了支持他們的解釋,研究人員使用了來自新墨西哥州索科羅附近卡爾·揚斯基甚大陣列的無線電檔案資料。這對充滿活力的黑洞二重奏還發射出強大的無線電波。 「當你看到光學、X射線和無線電波長的明亮光時,很多事情都可以被排除,得出的結論是這些只能解釋為近距離黑洞。當你把所有的碎片放在一起時,你就會得到 AGN 二人組的圖片。

哈伯望遠鏡看到的第三個亮光來源不明,需要更多數據來理解它。這可能是由其中一個黑洞發射的超高速等離子體噴流的能量所衝擊的氣體,就像花園軟管中的水流噴射到一堆沙子中一樣。

「如果沒有哈伯望遠鏡驚人的分辨率,我們將無法看到所有這些錯綜複雜的現象,」法爾考說。

未來的影響和正在進行的研究

這兩個超大質量黑洞曾經位於各 阿根廷數據 自宿主星系的核心。星系之間的合併使黑洞變得非常接近。它們將繼續螺旋式地靠近,直到它們最終合併——也許在一億年後——以重力波的形式擾動時空結構。

美國國家科學基金會的雷射干涉儀重力波天文台(LIGO)已檢測到數十次恆星質量黑洞合併產生的重力波。但超大質量黑洞合併產生的更長波長超出了 LIGO 的能力。下一代重力波探測器被稱為LISA(雷射干涉儀太空天線)任務,將由三個相距數百萬英里的太空探測器組成,以捕獲來自深空的更長波長重力波。 ESA(歐洲太空總署)正在領導這項任務,並與 NASA 和其他參與機構合作,計劃於 192030 年代中期發射。

錢德拉 X 光天文台由 NASA 馬歇爾太空飛行中心管理,是太空科學的關鍵項目,專注於 X 光天文學。科學操作和飛行控制由分別位於麻薩諸塞州劍橋和伯靈頓的史密森天文物理觀測站錢德拉 X 射線中心負責監督。該太空船的建造由位於加州雷東多海灘的諾斯羅普·格魯曼太空技術公司牽頭,擔任主承包商。

三十多年來,哈伯太空望遠鏡一直走在天文發現的最前沿,加深了我們對宇宙的理解。這個具有里程碑意義的計畫是美國太空總署和歐洲太空總署(ESA)之間的合作成果。該望遠鏡及其任務操作由美國太空總署戈達德太空飛行中心管理,太空望遠鏡科學研究所負責科學操作。該研究所總部位於馬裡蘭州巴爾的摩,由天文學研究大學協會運營,與科羅拉多州丹佛市的洛克希德·馬丁航天公司密切合作,後者也支持這些任務操作。

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