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科学家发现了五对合并超大质量黑洞的新对象

超大质量黑洞对的插图。积分:NASA / CXC / A.Hobart

em通过结合来自不同望远镜的数据,天文学家发现了五对新的合并超大质量黑洞。 / em

天文学家已经确定了在星系中心出现双重超大质量黑洞的丰收。这一发现可以帮助天文学家更好地理解巨大的黑洞是如何生长的以及它们如何在宇宙中产生最强的引力波信号

新的证据揭示了五对超大质量黑洞,每个黑洞包含数百万倍的太阳质量。当两个星系相互碰撞并合并形成黑洞时,这些黑洞就会形成一个超大质量的黑洞,这些黑洞通过结合一系列不同天文台的数据发现,这些天文台包括美国宇航局的钱德拉X射线天文台,

菲利普斯太空探测器测量(WISE)和亚利桑那州地基大型双目望远镜

“天文学家在整个宇宙中发现了一个超大质量的黑洞,”来自弗吉尼亚州费尔法克斯的乔治梅森大学的Shobita Satyapal说,他引导了描述这些结果的两篇论文之一。 “但即使我们预测它们在相互作用时会迅速增长,但却难以发现日益增多的双重超大质量黑洞。”

在这项研究之前,X射线研究已经发现了几十对不断增长的黑洞,主要基于机会检测。为了进行系统的搜索,该小组必须仔细筛选望远镜的数据,以探测不同波长的光。

这幅图显示了天文学家最近使用美国宇航局钱德拉X射线天文台,宽视场红外线天空探测器测量(WISE)和地面大型双目望远镜的数据组合得出的五对新超大质量黑洞中的两个亚利桑那。积分:X射线(J122104):NASA / CXC / George Mason Univ./S.Satyapal等。 X射线(J140737):NASA / CXC / Univ。维多利亚/ S.Ellison等人。光学:SDSS;插图:NASA / CXC / A.Hobart

从银河动物园项目开始,研究人员使用斯隆数字巡天(SDSS)的光学数据来确定两个较小星系之间合并的星系。从这组数据中,他们选择SDSS数据中两个星系中心之间的距离小于30,000光年的物体,WISE数据中的红外颜色与快速增长的超大质量黑洞的红外颜色相匹配。

该技术发现了七个合并系统,其中包含至少一个超大质量黑洞。由于强烈的X射线辐射是超大质量黑洞不断增长的标志,Satyapal及其同事随后用钱德拉观察了这些系统。在五个系统中发现了密切分离的X射线源,提供了令人信服的证据,证明它们包含两个生长(或馈送)超大质量黑洞。

钱德拉的X射线数据和红外观测都表明,超大质量黑洞埋藏着大量的灰尘和气体。

“我们的工作表明,将红外线选择与X射线追踪相结合是找到这些黑洞对的一种非常有效的方法,”加拿大维多利亚大学的萨拉埃里森说,他领导另一篇论文描述这些结果。 “X射线和红外辐射能够穿透这些黑洞周围的气体和灰尘的模糊云层,而钱德拉的锐利视野则需要将它们分开”。

埃利森领导的论文使用了阿帕奇角天文台(MaNGA)勘测中映射邻近星系附加的光学数据来精确定位新的黑洞对之一。这个黑洞对中的一个特别强大,在Chandra迄今为止观测到的黑洞对中具有最高的X射线光度。

这项工作对新兴的引力波天体物理学领域有影响。虽然使用激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的科学家已经检测到合并黑洞的信号,但这些黑洞的重量在太阳质量的8到36倍之间。

星系中心的合并黑洞更大。当这些超大质量黑洞更接近一起时,它们应该开始产生引力波。数亿年来双超大黑洞的最终合并将形成更大的黑洞。当一些质量转换成引力波时,这个过程将产生惊人的能量。

Satyapal说:“了解常见的超大质量黑洞对有助于预测引力波观测站的信号非常重要, “随着实验已经到位,未来的实验已经上线,这是研究合并黑洞的激动人心的时刻。我们正处于探索宇宙的新时代的早期阶段。“

LIGO无法检测超大质量黑洞对的引力波。相反,脉冲星定时阵列,如北美纳米天文台的引力波(NANOGrav)目前正在进行这项搜索。未来,激光干涉仪空间天线(LISA)项目也可以搜索这些引力波。

Satyapal等人在一篇论文中报告了四个双黑洞候选人。最近被接受在“天体物理学杂志”上发表,并在网上公布。 Ellison等人发表的一篇论文报道了另一个双黑洞候选人,该论文发表在2017年9月的皇家天文学会月刊上,并在网上公布。

美国国家航空航天局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理华盛顿美国宇航局科学任务局的钱德拉计划。位于马萨诸塞州剑桥的史密森天体物理观测站控制钱德拉的科学和飞行运行。

美国国家航空航天局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室在华盛顿为NASA科学任务局管理和运营WISE。犹他州洛根的空间动力学实验室建立了科学仪器。科罗拉多州博尔德的Ball Aerospace&Technologies公司建造了这艘航天器。科学行动和数据处理发生在加州理工学院/ IPAC。加州理工学院为NASA管理JPL。

来源:莫莉波特,马歇尔太空飞行中心