天文学家用美国宇航局的钱德拉望远镜发觉了被”埋藏”的黑洞
- Feb 2, 2023
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作者：Lee Mohon
出处：NASA
翻译：Bill Zhu
美国宇航局的钱德拉x射线天文台发现了数百个以前隐藏或被埋藏的黑洞。这一结果有助于天文学家对宇宙中的黑洞进行更准确的普查。
这项新研究中的黑洞是超大质量黑洞，其质量是太阳的数百万甚至数十亿倍。虽然天文学家认为几乎所有的大星系中心都有巨大的黑洞，但只有一些黑洞会积极地吸引产生辐射的物质，还有一些会被埋在尘埃和气体之下。
利用钱德拉源目录和斯隆数字化巡天(SDSS)的数据，一项调查揭示了数百个以前未知的黑洞。研究人员比较了被称为“XBONGs”(x射线明亮，光学正常星系)的一类物体的x射线和光学数据，揭示了大约400个超大质量黑洞。这些图表显示了这些XBONG来自钱德拉的x射线和来自SDSS的光学光。
通过结合钱德拉源目录(一个公共存储库，包括天文台在前15年探测到的数十万个x射线源)的数据和斯隆数字巡天(SDSS)的光学数据，一组天文学家能够识别出数百个以前隐藏的黑洞。它们位于先前未被确认含有类星体的星系中，类星体是极其明亮的物体，具有快速增长的超大质量黑洞。
“天文学家已经确定了大量的黑洞，但许多仍然难以捉摸，”领导这项研究的哈佛大学和史密森尼天体物理中心(CfA)的东宇·金(Dong-Woo Kim)说道。“我们的研究发现了一个失踪的种群，并帮助我们了解它们的行为。”
大约40年来，科学家们已经知道一些星系在可见光下看起来很正常——来自恒星和气体的光，但没有类星体的独特光学特征——但在x射线下闪闪发光。他们将这些物体称为“x射线明亮光学正常星系”或“XBONGs”。
通过系统地梳理钱德拉源目录，并与SDSS光学数据进行比较，研究人员确定了817个XBONG候选者，是钱德拉运行之前已知数量的十倍以上。钱德拉的清晰图像，与SDSS的图像质量相匹配，以及钱德拉源目录中的大量数据，使得检测这么多XBONG候选天体成为可能。进一步的研究表明，这些XBONG中约有一半代表了以前隐藏的黑洞种群。
“这些结果表明，比较x射线和光学数据是多么强大，”合著者、马萨诸塞州北安普顿史密斯学院的本科生阿曼达·马尔纳提(Amanda Malnati)说道。“钱德拉源目录是一个不断增长的宝藏，它将帮助天文学家在未来几年有所发现。”
x射线对于搜索快速增长的黑洞特别有用，因为围绕它们旋转的物质被过热到数百万度，并在x射线波长中强烈发光。黑洞周围由气体和尘埃组成的厚茧会阻挡大部分或所有光学波长的光。然而，x射线穿过茧更容易被钱德拉探测到。
在研究了每个源在不同能量下探测到的x射线量后，研究小组得出结论，大约一半的XBONG候选x射线源都是埋在厚气体下的，因为探测到的低能x射线量相对较少。这样的x射线比高能量的x射线更容易被周围的气体层阻挡。
这些x射线源非常明亮，几乎所有的x射线源都来自快速增长的超大质量黑洞周围的物质。来自美国宇航局宽视场红外巡天探测器的数据提供了额外的证据，证明大约一半的XBONG被埋藏，正在形成超大质量黑洞。这些黑洞距离地球5.5亿光年到78亿光年之间。
“不是每天你都能说你发现了一个黑洞，”合著者、英属哥伦比亚大学的研究生阿丽莎·卡西蒂说道，“所以，意识到我们已经发现了数百个黑洞，这非常令人兴奋。”
XBONG没有被埋在厚厚的气体下的原因还不太清楚。大约有100个x射线源可能不是单点x射线源，而是分散开来。其中一些可能是先前未知的星系群或星系团中的星系，已知它们包含大量的热x射线发射气体。可以这样分类的XBONG不超过20%。剩下的30%可能包含一些位于星系中的超大质量黑洞，在这些星系中，超大质量黑洞发出的光信号被恒星发出的相对明亮的光稀释了。科学家们还需要进一步的研究来弄清楚这些XBONG的真实性质。
东宇·金在华盛顿州西雅图举行的美国天文学会第241次会议上公布了这些结果。
美国宇航局的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉项目。史密森天体物理天文台的钱德拉x射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学操作和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。
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