研究顯示大質量黑洞可能並非由星係合並激活

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最近一項結合了歐洲南方天文臺甚大望遠鏡和歐空局XMM-牛頓空間X射線望遠鏡數據的研究結果讓科學家們倍感意外。他們發現在過去110億年中，大部分星係核心位置隱匿的超大質量黑洞可能並非如先前認為的那樣是由星係合並活動激活的，而是有著其他的原因。

　　在幾乎所有的大型星係的核心都隱藏著超大質量的黑洞，其質量往往相當于數百萬甚至數十億倍太陽質量。在許多星係中，包括我們的銀河係，這種黑洞是寧靜的。但在另外一些星係中，尤其是一些宇宙早期的星係中，這些中央黑洞大量吞噬周遭物質，並在此過程中發出劇烈的高能輻射。

　　現在問題來了：這些似乎激活了黑洞的物質是從哪裏來的？到目前為止，許多天文學家認為這些物質來自兩個星係相互合並或近距離擦肩而過的過程中導致的擾動，從而使這些物質偏離原先位置，落入黑洞的“虎口”。然而這一次的觀測結果似乎對這一說法提出了質疑。

　　來自德國馬克思‧普朗克研究所的維拉‧埃爾維托(Viola Allevato)率領一個國際天文學家小組對一個被稱作“COSMOS視場”(COSMOS field)的天區中超過600個活動星係核進行了細致分析。正如預料中的一樣，他們發現極端活躍的星係核非常罕見，在過去110億年中的大部分活動星係核屬于中等亮度。然後，他們便遇到了一個意外情況：最新的數據顯示這些普通的，亮度中等的活動星係核，即使回溯到非常遙遠的過去，看起來似乎並非是由星係合並過程引發的。有關這一發現的論文將發表于近期出版的《天體物理學報》。

　　活動星係核的存在可以由在黑洞附近發出的強烈X射線輻射得知，這種輻射可以被歐空局的XMM-牛頓X射線空間望遠鏡偵測到。隨後科學家們會調用歐洲南方天文臺強大的甚大望遠鏡對這些星係進行後續觀測，這種觀測將測量其距離地球的距離。有了這些數據，小組便能得到一張有關活動星係核空間三維分布的地圖。

　　米塞拉‧布魯薩(Marcella Brusa)是這篇論文的合著者之一。她說：“我們為此花費了幾乎5年時間，但是結果是我們獲得了迄今最大，最全面的X射線波段活動星係核巡天地圖。”

　　有了這張三維地圖的幫助，天文學家們得以了解活動星係核的分布情況並將其與理論預計進行對比。同時他們還能目睹活動星係核的分布是如何隨著宇宙年齡的增長而變化的，從110億年前一直到今天。

　　小組的研究結果發現活動星係核最可能出現的地方是那些含有大量暗物質的大質量星係核心。這是一個意外，並且不符合現有理論預計。因為如果活動星係核果真是由星係碰撞產生的，那麼應當更傾向于在中型質量星係(即質量不超過1萬億倍太陽質量)中發現它們。可是小組發現的結果是活動星係核大部分都存在于比“星係合並激活理論”預計質量值超出大約20倍的星係中。

　　“這些結果讓我們對于黑洞吞噬周遭物質的行為本質有了新的認識，” 埃爾維托說，他是這篇論文的第一作者。“這顯示黑洞一般是由其所在宿主星係內部的機制所激活的，如星係盤不穩定，星爆等，而非之前認為的星係合並或相互擾動。”

　　阿列克斯‧芬諾古恩諾夫(Alexis Finoguenov)是這項工作的導師，他說：“即便是在遙遠的過去，一直回溯至110億年前，星係碰撞理論也只能解釋中等亮度活動星係核的很小一部分。在當時宇宙更加擁擠，星係間的相互距離更近，因此碰撞現象也更加頻繁。從這個意義上來說，此次新的研究結果是一個意外。”(晨風)