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发现 2,500 个新的活跃黑洞,引发对其演化方式的疑问

暗能量光谱仪 (DESI) 发现了活跃进食的黑洞以及大量其他黑洞候选体。

作者:Paul Smaglik
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这张艺术家的插图描绘了一个拥有活跃星系核的矮星系——一个活跃进食的黑洞。背景中有许多其他拥有活跃黑洞的矮星系,以及各种拥有中等质量黑洞的其他类型的星系。来源:NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani

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科学家们利用暗能量光谱仪 (DESI) 完成了两项主要任务。他们收集了有史以来最大的拥有活跃进食黑洞的矮星系样本(系统包含的恒星最多仅有几亿颗,而银河系的估计恒星数量为 20 亿至 4000 亿颗)。他们还记录了迄今为止最多的潜在中等质量黑洞集合。

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这两项 结果 都报告在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal) 上,并为星系和黑洞的形成与演化提供了新的见解。它们基本上是 DESI 为期 5 年运行的早期成果,代表了该仪器收集的第一年数据的大约 20%。

收集宇宙数据

可以将 DESI 想象成一个超长焦距、快门速度极快的相机,可以指向所有可能的方向。它可以在 20 分钟内测量 5,000 个星系的光波长,并利用 5,000 个机器人助手将其光纤眼睛对准用户编程要拍摄的数千个星系。其最终 目标 是创建最大的宇宙三维地图。

事实证明,DESI 第一年数据中的 20% 包含了大量信息。其中包括 410,000 个星系的光谱,其中大约有 115,000 个矮星系。这些数据将有助于天体物理学家更好地理解黑洞演化与矮星系演化之间的相互作用。

黑洞的食欲与能量

黑洞在本质上仍然充满神秘,并且难以找到。天体物理学家怀疑所有大质量星系在其中心都包含一个黑洞。但他们对于矮星系中黑洞的存在不太确定,因为在矮星系中,黑洞更难被发现——除非它们正在进食。

“当一个星系中心的黑洞开始进食时,它会向周围释放巨大的能量,转化为我们称之为活跃星系核 (AGN) 的东西,”分析 DESI 数据的犹他大学研究员 Ragadeepika Pucha 在一份新闻稿中 表示。“这种剧烈的活动就像一个信标,使我们能够在这些小星系中识别出隐藏的黑洞。”

这些 AGN 信标引导该团队识别出大约 2,500 个拥有 AGN 的候选矮星系。这代表着 AGN 的数量比以往的研究结果多出四倍。这意味着还有许多矮星系黑洞尚未被发现。


阅读更多: 一颗双星与我们银河系的超大质量黑洞为邻


较轻的黑洞

该项目的另一部分识别出了 300 个中等质量黑洞候选体。较轻的黑洞质量不到我们太阳的 100 倍,而超大质量黑洞则超过太阳质量的百万倍。对于介于两者之间的黑洞,我们知之甚少。

一些天体物理学家认为,中等质量黑洞是早期宇宙中形成的第一个黑洞的残余,也是超大质量黑洞的种子。到目前为止,只识别出了大约 100 到 150 个中等质量黑洞。

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这项调查还带来了另一个惊喜。天体物理学家预测,在矮星系中发现的黑洞将是中等质量的。但新发现的中等质量黑洞候选体中,只有 70 个也被认为是潜在的矮星系 AGN。这引发了一系列关于黑洞如何形成和随时间演化以及它们与宿主星系之间关系的新问题。

“例如,黑洞形成的机制与其所在的星系类型之间是否存在任何关系?”Pucha 在新闻稿中说。“我们丰富的新候选体将帮助我们更深入地探讨这些奥秘,丰富我们对黑洞及其在星系演化中关键作用的理解。”

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阅读更多: 最古老的黑洞可能会对遥远的星系造成严重破坏


文章来源

我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源,我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源

  • Paul Smaglik

    在加入Discover Magazine之前,Paul Smaglik做了20多年的科学记者,专注于美国生命科学政策和全球科学职业问题。他的职业生涯始于报纸,后来转向科学杂志。他的作品曾出现在《科学新闻》、《科学》、《自然》和《科学美国人》等出版物上。

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