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100億太陽質量的遙遠巨大黑洞於紅外光波段現形

劍橋大學科學家運用先進的紅外巡天觀測計畫在早期宇宙中發現一種新的極巨大並且成長速度很快的大質量黑洞。先前從未曾偵測到這類黑洞是因它們位置在受層層塵埃如繭蛹般包裹起來的區域之中,無論如何,新的研究還是顯示出,它們因與鄰近星系間激烈的交互作用,其實會發出大量輻射。該團隊的研究成果出版於英國期刊Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

在這類新天體中,最大的一顆是名為ULASJ1234+0907的一個大質量黑洞。它位置是在處女座的方向,來自這顆黑洞的光從宇宙極早期啟程,穿越極遙遠距離,耗時了110億年,如今抵達了地球,它的質量是太陽質量100億倍,有銀河系中心黑洞質量的10,000倍,是一顆罕見而令人矚目的超大質量黑洞。

該研究指出,在那個地區附近的宇宙,總共應該有400顆左右像這樣的巨型黑洞,是我們應該可以觀測到的。該篇論文的第一作者Manda Banerji除了表示「這項結果對超大質量黑洞的相關研究具有極大影響」以外,還提到大多數這類型的黑洞能夠被看到,都是因為它們所吸進去的物質,因為當黑洞周圍物質環繞著它並呈螺旋狀流入黑洞中的此時,物質會被加熱,所以天文學家就可以觀測到這時候發出來的輻射並針對這樣的系統來觀測。

「雖然針對這些黑洞進行的研究已經有一段時間,新的結果顯示出,其中一些質量最大的黑洞,其實目前可能還根本是隱藏在我們視線範圍以外。」新發現的這些超大黑洞以每年吞噬著相當於幾百個太陽質量的速度進食,必將有助於揭示超大質量黑洞如何增長的物理過程。

按目前所知,超大質量黑洞棲息在每個星系的中心。當宇宙中那些質量最大的星系與其他星系發生猛烈撞擊時,會觸發恆星形成並提供餵養黑洞所需的食物。這些劇烈的碰撞也產生了星系中的塵埃,因而將黑洞完全掩蓋隱藏於塵埃包層中,這段時間不長,塵埃很快就被黑洞吃掉。

和這麼遙遠的ULASJ1234+0907可以拿來作比較的,有一個既壯觀又離我們距離較近的例子,已有相當多和它相關的現成研究結果,那就是距離我們只有6億光年,裡頭充斥著塵埃、還在持續成長中的「馬卡良231」(Markarian 231)。根據哈柏太空望遠鏡所做的詳細研究顯示,馬卡良231最近曾與另一個星系發生過激烈的撞擊。在宇宙遙遠深處的ULASJ1234+0907就像是與我們為鄰的馬卡良231的翻版,但它的特性更為極端,這也顯示:早期宇宙的情況比今日宇宙更極端、更不穩定。

這支劍橋大學團隊使用的是英國的UKIRT這座紅外光望遠鏡,用來進行他們的巡天普查計畫,這座儀器能穿透塵埃並辨識出這次新發現的這顆巨大黑洞的位置。該篇論文的共同作者,同時也是這個大型紅外光巡天計畫的主持人Richard McMahon教授表示:「這些結果特別令人興奮,因為它們確認了紅外光巡天普查能找到在可見光普查中就可以見得到的一些超大質量黑洞。這些新的類星體(Quasar)很重要,而我們或許能捕捉得到它們,是必須要靠正當它們與其他星系碰撞合併而被吞食的那一幕。」稍後的2013年,位於智利的一座全新的阿卡塔瑪大型毫米及次毫米波望遠鏡陣列(ALMA)將使我們藉由偵測到星系碰撞時塵埃發出了大量在微波波段頻率的輻射,而能直接檢驗這幅圖像。(Lauren 譯)

資料來源:Giant black holes lurking in survey data. RAS [08 October 2012]

轉載自 網路天文館

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