WISE發現數百萬個超大質量黑洞和DOG熱狗星系

2012/09/05 |

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天文學家透過廣角紅外巡天探測器（Wide-field Infrared Survey Explorer，WISE）的觀測料，新發現了數百萬個超大質量黑洞（supermassive black holes）和一種溫度頗高且被塵埃遮蔽的極端星系—高溫塵蔽星系（hot dust-obscured galaxies，縮寫為hot DOG，「熱狗」的諧音）。

這數百萬個超大質量黑洞含塵量相當高，分佈遍及宇宙各處；而含塵量更高的DOG數量則約為1,000個左右，這些DOG可能是迄今已知最明亮的星系，因此在紅外波段才能亮得足以讓WISE觀測到。這項發現，將能幫助天文學家瞭解星系如何行程，以及位在這些星系中心的超大質量黑洞究竟是如何成長茁壯的。例如：位在銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*（Sagittarius A*）質量約為太陽的400萬倍，曾經歷過一段瘋狂吞噬物質的階段，所釋出的能量加熱並照亮了黑洞周邊的物質。質量更大、高達10億倍太陽質量的星系中心黑洞，甚至可能扼殺了星系中的恆星形成作用。

WISE以紅外波段掃視巡天的工作於2011年年初即已完成，不過天文學家們還沒完成整個WISE多達數百萬幅的影像資料庫的分析研究，因此WISE提供的驚喜持續不斷。其中一個研究結果，識別出約250萬個仍活躍地進食中的超大質量黑洞，分佈範圍遍及整個宇宙，距離從局部宇宙到超過100億光年遠不等。其中約有三分之二的超大質量黑洞屬於新發現，這是因為這些黑洞被濃厚的塵埃環繞，阻斷了可見光的觀察；但因所釋出的能量極高，使黑洞周圍的塵埃被加入，因而在紅外波段也相當顯眼。發現之後，天文學家又動用另一核子光譜望遠鏡陣列觀測衛星（Nuclear Spectroscopic Telescope Array，NuSTAR），以期瞭解這些天體在高能X射線波段的狀態，以及為何這些天體如此明亮。

另兩項研究成果則發現了迄今已知其中一種最明亮的星系DOG，這是WISE任務主要的目標之一。到目前為止，他們已經識別出約1,000個這類星系。這些極端天體可釋出相當於太陽1000兆倍的能量，然而由於含塵量非常高，因此WISE只能在波長最長的紅外波段捕捉到這些DOG。

而這些天文學家後續利用同樣在紅外波段相當犀利的史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）來觀測這些天體的細節，進一步發現含有超大質量黑洞的這些星系正在狂熱地吞噬氣體和塵埃，而且還正在瘋狂地製造新恆星。這類被含塵量高且劇烈形成新恆星的星系相當稀有，WISE是掃瞄了整個天空才找到這近1,000個。天文學家們同時發現證據顯示DOG是先形成中心的超大質量黑洞，之後才開始大量製造新恆星，所以DOG中不存在「先有雞還是先有蛋」的問題。此外，天文學家們利用凱克（Keck）等數座大型望遠鏡進行後續觀測，確認其中約有100多個DOG的距離遠達100億光年左右。