1. 首頁 > 生活百科 > >

JWST可能在南風車星系發現了一個超大質量黑洞

星系


JWST可能在南風車星系發現了一個超大質量黑洞


JWST可能發現了天文學家長期以來一直試圖探測到的東西 。強大的太空望遠鏡在南風車星系M83中發現了超大質量黑洞的證據 。圖片來源：ESA/Webb、NASA和CSA、A.Adamo（斯德哥爾摩大學）和FEAST JWST團隊
據《今日宇宙》（埃文·高夫）：我們知道 ， 我們的銀河系中心有一個超大質量黑洞（SMBH） 。天文學家認為大多數螺旋星系都是如此，SMBH與其宿主星系共存并共同演化 。然而，他們并沒有在所有的螺旋中找到它們 。M83，即南風車星系 ， 一直令人困惑 ， 因為科學家們還沒有看到任何證據表明其中心存在SMBH 。JWST可能終于找到了一些 。
螺旋星系是自然界中最引人注目的形狀之一 。讓一個孩子畫一個星系 ， 他們可能會畫一個螺旋 。它們深深地印在好奇的人的腦海里 。天文學家想要更好地理解它們是很自然的 。
了解這些星系 ， 包括我們的星系 ， 已經取得了成果 。最近，天文學家在許多螺旋星系的中心發現了SMBH 。他們認為，雖然并非所有螺旋都有SMBH，但那些有明顯螺旋凸起的螺旋都有 。但是當他們把望遠鏡轉向一些應該有SMBH的螺旋時，他們什么也沒發現 。南風車星系（M83）就是其中之一 。

JWST可能在南風車星系發現了一個超大質量黑洞


南風車星系（M83）是一個大設計螺旋星系，距離我們約1500萬光年 。它是天文攝影師最喜歡的目標 。這張圖片中的紫色和藍色顯示了M83是如何隨著恒星形成而燃燒的 。圖片來源：美國國家航空航天局、歐洲航天局和哈勃遺產團隊（STScI/AURA）；致謝：W.Blair（STScI/約翰·霍普金斯大學）和R.O'Connell（弗吉尼亞大學）
每個人都知道你實際上看不到黑洞 。在其事件視界之外，無法檢測到任何光和信息 。一旦某物消失在事件視界之外，它就永遠消失了 。
但是SMBH是非常巨大的物體，可以包含數百億太陽質量 。所有這些質量對其周圍環境都有深遠的影響，找到SMBH意味著找到這種影響的證據 。
SMBH的主要證據之一是當它們積極增生物質時 。當這種情況發生時，它們被稱為活動星系核（AGN） 。當SMBH將物質吸引到自身時 ， 它會聚集在黑洞周圍的吸積環中 。這種材料會加熱并釋放出望遠鏡可以探測到的能量 。然而，檢測到這種能量并不是一件輕而易舉的事 。
有時，該地區被氣體和塵埃遮擋，盡管天文學家做出了最大的努力，但他們無法探測到存在SMBH的明顯能量跡象 。一些星系距離我們太遠，以至于探測到SMBH的機會很小，而非活動星系也很難被探測到 。之前的研究表明 ， M83沒有AGN和SMBH，或者被灰塵遮擋得太深而無法檢測到 。
JWST是天文學家可以使用的一種相對較新的工具，它的建造是為了比以前的任何望遠鏡都能更好地穿透厚厚的塵埃 。《天體物理學雜志》的一項新研究提供了支持M83中SMBH的證據 。它的標題是“M83中[Ne v]和[Ne vi]的JWST/MIRI探測：長期尋找活動星系核的證據？”主要作者是空間科學望遠鏡研究所的天文學家Svea Hernandez 。
“多年來 ， 天文學家一直在M83中尋找黑洞，但沒有成功 ?，F在，我們終于有了一個令人信服的線索，表明可能存在一個黑洞 ?！?太空望遠鏡科學研究所的琳達·史密斯 。
這項研究的重點是首次在M83核區探測到電離氖 。作者說，快速的輻射沖擊和由活動星系核電離的氣體云可能是這些氖發射線的原因 ?？焖佥椛錄_擊發生在黑洞吸積盤中，以及黑洞的外流射流與周圍氣體碰撞時 。在這項工作中 ， 天文學家探測到了氖v和氖vi，它們是氖的高度電離形式 。這些離子只有在暴露于高能光子或碰撞時才會形成 。
作者解釋說，歷史上一直使用Ne v發射來檢測AGN活動 。他們寫道：“MIR[Ne v]發射的功率取決于這樣一個事實，即即使物體在光學中被遮擋，它也能更容易地發現AGN的存在 。” 。星爆星系不能產生它 。

JWST可能在南風車星系發現了一個超大質量黑洞


這位藝術家的插圖顯示了一個被厚厚的灰塵遮蔽的AGN 。圖片來源：美國國家航空航天局/噴氣推進實驗室加州理工學院
“我們在M83原子核中發現了高度電離的氖發射 ， 這是出乎意料的，”主要作者Hernandez說 ?！斑@些特征需要產生大量的能量——比正常恒星能產生的能量還多 。這強烈表明存在一個迄今為止一直難以捉摸的AGN ?！?br>這些發現歸功于JWST的中紅外儀器（MIRI） 。太空中的灰塵顆粒通常與可見光的波長相同或更小 。這意味著灰塵可以散射可見光，這就是為什么塵埃云對它不透明的原因 。
然而 ， MIR波長比塵埃顆粒大 。它們不會散射，而是可以直接穿過大多數灰塵 。這類似于無線電波不被建筑物等大型物體阻擋的時間，而可見光被阻擋的時間 。紅外光是觀測天文學中許多事物的關鍵，JWST就是為了利用這一事實而建造的 。
斯維亞補充道：“在韋伯之前 ， 我們根本沒有工具來探測M83原子核中如此微弱和高度電離的氣體特征 。” 。“現在，憑借其令人難以置信的中紅外靈敏度，我們終于能夠探索銀河系的這些隱藏深度 ， 并發現曾經不可見的東西 。”
天文學家通過MIRI穿過遮蔽M83核區的厚塵埃，在中心附近發現了高度電離的氣體團塊 。恒星不能產生氣體，因為它們的能量不夠 。即使是爆炸的超新星也無法做到這一點 。通過消除的過程，AGN成為最有可能的解釋，盡管研究人員不能確切地說M83有SMBH 。
其他可能的原因仍然存在，比如星際介質中的強大沖擊波 。氖的發射來自一個相當大的區域，這可能表明其來源與AGN不同 。作者在論文的結論中寫道：“此外，鑒于觀測到的[Ne v]發射的相對擴展性，一種可行的情況可能是多種來源（沖擊、高質量X射線雙星、AGN）的組合，產生這些MIR線所追蹤的高電離 。” 。
太空望遠鏡科學研究所的合著者琳達·史密斯說：“韋伯正在徹底改變我們對星系的理解 ?！?。“多年來 ， 天文學家一直在M83中尋找黑洞 ， 但沒有成功 ?，F在，我們終于有了一個令人信服的線索，表明可能存在一個黑洞 ?！?br/>