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AG8九游会25亿光年外!人类首次发现具有“饮食”规律的超大黑洞

2024-02-09

  AG8九游会近日,天文学家发现了一个超大质量的黑洞,这个庞然大物是位于Seyfert 2星系GSN 069中心的一个活动星系核(AGN)。AGN距离地球约2.5亿光年,其质量约为太阳的40万倍。不仅如此,科学家发现了它异乎寻常的特点:它几乎每隔9个小时进食一次,这是人类首次发现具有饮食规律的超大质量黑洞!那么科学家是怎么发现的呢?我们来看看AG8九游会!

  据了解,天文学家使用了欧洲航天局的xmm -牛顿天文台和美国宇航局的钱德拉x射线天文台来观测该黑洞的x射线发射。通过观测,科学家发现大约每9个小时,当物质被吸入黑洞时,黑洞就会发出明亮的x射线。虽然此前天文学家已经发现了另外两个恒星质量的黑洞,它们在进食时有规律地爆发,但这种规律在超大质量黑洞(SMBH)中从未被发现过。

  科学家还表示,该黑洞每天三次消耗大约相当于4个月亮的物质质量,这意味着黑洞每进食一次,就会消耗大约100亿磅的物质。

  自2010年7月以来,人们已经知道并观测到了这个小型黑洞的x射线辐射,但它们的辐射是稳定的。这项新研究是基于从2018年12月开始的54天观测,从欧洲航天局的xmm -牛顿天文台开始。天文台在12月24日观测到两次爆发。今年1月,xmm -牛顿又发现了三次这样的周期性爆发AG8九游会。

  然后,天文学家要求NASA的钱德拉天文台提供更多的观测时间来进行研究。钱德拉又观察了五次这样的事件。在目前的定期喷发中,x射线的喷发活动比背景x射线的放射增加了两个数量级。每次耀斑持续一个多小时,每九小时发生一次。

  “通过结合来自这两个x射线天文台的数据,我们已经跟踪这些周期性爆发至少54天了,”位于西班牙马德里的欧洲空间天文中心的研究员Richard Saxton说。“这为我们提供了一个独特的机会,来见证物质流入超大质量黑洞时的反复加速和减速过程。”

  在每一次爆发期间,x射线的闪耀亮度是平静时期的20倍。进入的气体的温度也会上升。耀斑爆发时,它的温度从稳定时期的100万华氏度上升到250万华氏度。较高的温度与大多数活跃生长的SMBHs周围气体的温度大致相同。

  这些定期耀斑的原因尚不清楚,GSN 069周围的热250万华氏度的气体与其他SMBHs周围的气体温度相同。这是一个谜,因为它太热了,不可能来自于围绕着黑洞的物质下落的圆盘。但是GSN 069提供了研究这一现象的绝佳机会,因为通过观测我们可以发现热气体不断形成然后消失。

  通常情况下,这种热气体是由恒星被黑洞撕裂和吞噬而产生的,天文学家们是这样认为的。但是GSN 069显示出的规律性仍然是一个谜。

  “我们认为x射线辐射的起源是一颗恒星,它已经部分或完全被黑洞撕裂,并且正在一点一点地慢慢吞噬,”论文的合著者、欧洲航天局天体生物学中心的Margherita Giustini说。“但至于重复爆发,这是一个完全不同的故事,需要用进一步的数据和新的理论模型来研究它的起源。”

  但是通过钱德拉天文台的观测,科学家们知道了x射线的中心。这就是SMBH的预期位置。来自钱德拉和xmm -牛顿的综合数据也清楚地表明,尽管燃除是有规律的,但也在缓慢地变化:黑洞“每餐”的大小和持续时间都略有减少,而且每餐之间的距离也在增加。这取决于未来的观察,看看这些趋势是否会继续。

  对于一个SMBH来说,GSN 069显然偏小。通常,一个黑洞的质量相当于几百万个甚至几十亿个太阳,而GSN 069的质量只相当于40万个太阳AG8九游会。这可能有助于解释为什么以前从未见过这种定期喂食,但是一切都需要进一步的观测。

  目前科学家已经发现了几个案例观察到黑洞产生的x射线大幅增加或减少。这些观测是基于数月甚至数年的重复观测。有些变化太快了,无法用黑洞吸积盘内物质下落的标准理论来解释。但这一发现可以解释这些观察结果,他们可能正在经历与GSN 069相似的行为,谁又知道呢?


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