超大质量黑洞

不容易盯着银河系的中心,银河系。不仅因为它需要穿透星际“灰尘”,吸收可见光,还因为那里有一个怪物潜伏。两位科学家,安德里亚Ghez Reinhard甘泽尔,获得了2020年诺贝尔物理学奖,看怪物的脸。¹他们开发的工具和方法来获得一个清晰的画面是怎么回事银河系的核心。在那里,他们发现了一群恒星和十多年来追踪它们的行动。星星被轨道空间中的一个点,如果他们受到450万个太阳的引力(图1)。在太空中,但在这一点上,没有发出任何光。对象可以产生450万个太阳的引力和不产生任何光?一个黑洞。并不是随便一个黑洞,但的超重黑洞。

黑洞是非常密集的对象,相当于减少整个地球一个乒乓球大小的。黑洞在银河系的中心,450万个太阳的质量,符合水星轨道内的。银河星系不是唯一隐藏这样的怪物。事实上,超大质量黑洞可能躺在所有大型星系的中心(1),可以1000亿个太阳一样巨大2]。我们不了解宇宙如何形成这样的对象。更让人疑惑的是,超大质量黑洞已经可以看到的早期宇宙宇宙是以下的时间应该重视这些黑洞形成(3]。²

看见看不见的

为了研究黑洞的挑战是,很明显,黑他们不发出光明,所以他们很难检测到。方法用来发现超重黑洞中心的galaxy-measuring周围恒星的运动都能是仅用于最近的星系。之外,甚至我们最先进的望远镜无法区分单个恒星运动的星系的中心。

有另一种“看见”黑洞从更大的距离。大约10%的超大质量黑洞四周都是气体,而慢慢下降到他们(4,5]。像水的浴缸,随着黑洞的气体的方法,他们开始越来越快。黑洞周围的气体速度可以达到如此之高,以至于他们加热和光泽。“轮廓”的超重黑洞的星系M87中心最近拍摄的背景下,这样的光(图2)。³事实上,气体下降到一个超大质量黑洞的边缘是宇宙中最明亮的光源。用这种光,超大质量黑洞不仅可以识别,但是他们的质量和自旋可以计算。

但其他90%的超大质量黑洞,不主动吞咽气体?这样的黑洞是完全看不见我们…除非(这是一种非常罕见的“除非”—一个星系每几十万年),一个不幸的明星发生接近的超重黑洞,是所谓的受害者潮汐中断事件(语音)6]。

潮汐中断事件

地球上的潮汐是由月球的引力引起的,这将更强烈的地球上的水正面临着月亮比另一侧。⁴同样,倒霉星接近黑洞会感到更强的引力作用在面临黑洞。引力也把所有的恒星连接在一起。如果恒星靠近黑洞,重力作用于各自的差异可以比恒星的引力明星在一起。因此,明星将spaghettified-it伸出长链(图3)。要理解为什么这一切发生的时候,想象你正在下降,脚首先,向一个黑洞。因为你的脚比你的头靠近黑洞,他们觉得更强的引力拉在速度比你的头。这种效应会使你的整个身体就像一根意大利面条。在恒星的情况下,它会撕裂apart-half将进入绕黑洞,黑洞,另一半被驱逐离开,进入太空。

喜欢活跃的黑洞周围的气体,保持环绕黑洞的half-star轨道越来越接近,速度,加热,发出光。但是,与活跃的黑洞,一个巨大的天然气供应,不断产生光,在孤独的明星中断的情况下,光将在数周或数月消失,一旦所有的材料从轨道half-star落入黑洞。从黑洞的角度来看,这是一个小吃而不是一场盛宴。但对于科学家在研究黑洞,这是一个机会,揭示原本无形的存在和属性对象。

潮汐中断事件的奥秘

语音现象是预测早在1970年代(7),但我们使用望远镜(最近才发现并确认它8]。的原因之一,这么长时间才开始发现这些事件是td发出的光线的性质是不同的比我们的预期。当气体温度升高下降到一个黑洞,它发出很高能x射线。然而,我们今天所发现的td排放主要是可见的和紫外线在10到100倍的温度和亮度低于预测。这是为什么呢?我们真的不知道。

另一个谜与td是我们找到他们的星系9,10]。今天几乎所有td发现星系中发现经历了几亿年前的恒星形成。这些星系post-starburst rare-they只占百分之几的星系宇宙但是他们主机9 10道明。一阵恒星形成与增加语音几亿年后吗?我们不完全理解。

我们开始寻找td超大质量黑洞周围,这样我们可以识别和研究黑洞本身。我们确实发现了td寻找,但经常发生在《科学》杂志上,他们给了我们新的、意想不到的难题。当我们发现和研究更多的td,我们希望能解决他们的难题和学会使用它们作为调查工具的怪物,每一个星系的核心。

术语表

光年:↑光在一年的距离,这是5878625370000英里。

黑洞:↑一个对象非常密集,甚至无法逃脱它的引力。

的超重黑洞:↑一个黑洞是比太阳大一百万多倍。

潮汐中断事件(语音):↑明星的行为被撕裂后太接近一个黑洞。

紫外线:↑更短的波长的光比可见的蓝色的光。

的利益冲突

作者说,这项研究是在没有进行任何商业或金融关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

脚注

1。↑https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2020/summary/

2。↑由于时间光穿越宇宙中巨大的距离,我们越远,回到过去我们看到。这使得每一个望远镜就像一台时间机器,可以看到宇宙的过去。

3所示。↑https://eventhorizontelescope.org/press -释放- 4 - 10 - 2019 -天文学家捕获- -图像-黑色-孔

4所示。↑https://scijinks.gov/tides/

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引用

[1]↑Kormendy, J。,and Richstone, D. 1995. Inward bound—the search for supermassive black holes in galactic nuclei.安。启阿斯特朗。12,54。33:581 - 624。doi: 10.1146 / annurev.aa.33.090195.003053

[2]↑Kozłowski, s . 2017。维里的黑洞质量估计280000 agn SDSS宽带光度法和单历元光谱。12,54。j .增刊。爵士。228:9。1538 - 4365/228/1/9 doi: 10.3847 /

[3]↑Banados E。,Venemans, B., Mazzucchelli, C., Farina, E. P., Walterm F., Wang, F., et al. 2018. An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at a redshift of 7.5.自然。553:473-6。doi: 10.1038 / nature25180

[4]↑公诉,r . 1993。统一的模型对活动星系核和类星体。安。启阿斯特朗。12,54。31:473 - 521。doi: 10.1146 / annurev.aa.31.090193.002353

[5]↑Shankar f . 2009。超大质量黑洞的人口:越来越多的怪物星系的核心。新阿斯特朗。牧师。53:57 - 77。doi: 10.1016 / j.newar.2009.07.006

[6]↑里斯,m . j . 1988。潮汐中断10的恒星被黑洞⁶-10年⁸太阳质量在附近的星系。大自然。333:23-8。doi: 10.1038 / 333523 a0

[7]↑山,j·g . 1975。可能的赛弗特星系星系和QSOsrt电源。大自然。254:295-8。doi: 10.1038 / 254295 a0

[8]↑van Velzen年代。,Holoien, T. W. S., Onori, F., Hung, T., and Arcavi, I. 2020. Optical-ultraviolet tidal disruption events.空间科学。牧师。216:124。doi: 10.1007 / s11214 - 020 - 00753 - z

[9]↑Arcavi,我。,Gal-Yam, A., Sullivan, M., Pan, Y. C., Bradley Cenko, S., Horesh, A, et al. a continuum of H- to He-rich tidal disruption candidates with a preference for E+A galaxies.12,54。J。793:38。网上:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004 - 637 x/793/1/38

[10]↑法国,k·D。威夫,T。,Law-Smith, J., Graur, O., and Zabludoff, A. I. 2020. the host galaxies of tidal disruption events.空间科学。牧师。216:32。doi: 10.1007 / s11214 - 020 - 00657 - y