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2001年10月,科学家们发现了一个新的行星,它被命名为"Eris",它是太阳系中最大的矮行星之一。Eris的直径约为2,326公里,比冥王星还要大。这个发现引起了科学界的广泛关注,因为它挑战了冥王星的地位。事实上,Eris的发现导致了国际天文学联合会重新定义了行星的定义,将冥王星重新分类为矮行星。Eris的发现对我们理解太阳系的演化和形成过程有着重要的意义。
小行星57601,2001年10月13日被索科罗在林肯近地小行星研究小组发现。
2001年10月22日,欧洲航天局用卫星观测发现银河系中心有一个盐碱型黑洞,命名为MCG-30-15,由于黑洞的强大引力,周围物质大量掉入黑洞,假定银河系中心仅此一个黑洞,且太阳系绕银河中心做匀速圆周运动
天文学家已经目睹了少数几个星系正在经历的突然的、快速的转变--从虚弱、昏睡的状态变成异常明亮的类星体。这种快速转变可能是由这些星系中心一种全新类型的黑洞活动造成。
9月18日发表在《Astrophysical Journal》上的研究详细描述了在9个月内观测到的6个低电离核发射线区(LINER)的情况。LINER星系在宇宙中是一种常见的固定物,天文学家一直以来都在争论它们是如何形成的以及它们的光来自哪里这些问题。一些天文学家认为,星系中心的一个微弱的超大质量黑洞赋予了这种特性,一些则人为星系中心外的恒星形成是它们发光的原因。
2018年,加州帕洛玛天文台安装了一个新的摄像头,叫Zwicky Transient Facility (ZTF)。研究团队利用该设备对一系列LINER星系进行了研究。由于ZTF能够探测到宇宙中亮度迅速变化的现象以及小行星等天体,所以天文学家在研究神秘的LINER星系和任何异常跃迁上得到了另一种方法。另外,该团队还通过哈勃、斯皮策和Swift太空望远镜以及一些美国天文台的数据的研究来追踪他们的观测结果。
通过仔细研究这些数据,他们发现LINER星系经历了从弱小状态到异常高能星系(类星体)的转变,并且这一速度远远快于预期。
马里兰大学天文学副教授、该研究论文的合著者Suvi Gezari在一份声明中说道:“理论上,类星体的形成需要数千年的时间,但这些观察结果表明,它的形成也可能非常快。它告诉我们,这个理论是完全错误的。”
由于类星体中心拥有超大质量的黑洞所以这种天体显得充满活力且非常亮。
其中,黑洞的质量可能是太阳的数十亿倍,它们是贪婪的野兽,用巨大的引力将气体、尘埃和碎片吸引到它们的周围并让它们绕着其转动。正是这一片区域让类星体变得如此明亮,有些可能比地球的母星系--银河系还要亮上几千倍。
但为什么这个团队发现的LINER星系会如此戏剧性地从弱星系转变为如此显眼的星系呢?这是一个待解之谜,这也是为什么研究人员认为这是一种全新类型的黑洞活动。不过这些数据倒是证实了LINER星系可以承载超大质量黑洞。
另外研究小组还注意到,在被研究的LINER星系中只有离星系中心最近的气体和碎片在发光,然而在其他类星体中,在离其星系中心更远的地方也有显示出了亮光。
对此,研究小组假设,他们也许捕捉到了类星体诞生前后的瞬间。这为天文学家绘制星系演化图提供了一种令人兴奋的新方法。
这篇论文的首席作者、马里兰大学研究生Sara Frederick说道:“任何星系都能在人类的时间尺度上改变自己的样子,这令人惊讶。而这些变化发生的速度比我们用目前类星体理论所能解释的要快得多。”
与此前“事件视界望远镜”合作组织拍摄的照片不同的是, 之前的是黑洞的“特写”,人们能够看到的是亮环围绕着中间的黑洞阴影。而 这次拍摄到的则是“全景”,在这张照片中有黑洞、黑洞周围的吸积流以及从吸积盘附近延伸向远处的喷流。作为事件视界望远镜黑洞照片的拓展,充分展现了黑洞和它周围环境的关系。
超大质量黑洞在宇宙中其实是很普遍的,并且它们的寿命都是很长的,但科学家现在还不清楚这些超大质量黑洞到底是何时形成的,以及在早期的婴儿宇宙中这类天体到底存在多少。
这次最新发现的83个超大质量黑洞准确的说是83由超大质量黑洞提供动力的类星体,因为以超大质量黑洞为中心的类星体释放的能量可以是一个星系的几千倍,它们像宇宙中的灯塔,放射出十分耀眼的光芒,即使远在百亿光年之外也能够被探测到。
来自日本和美国的研究小组利用数字光学成像照相机,即HSC(Hyper Suprime-Cam)采集数据。这套装置安装在位于夏威夷茂纳克山顶的日本斯巴鲁望远镜(昂星团望远镜)上。HSC的研究小组在5年的时间里,用300个夜晚的望远镜观测天空,在众多的星状核物质探测数据中选择了一些疑似的候选类星体。然后,他们利用了三台大型望远镜(口径8.2米的斯巴鲁望远镜,口径8米智利的双子座南部望远镜,西班牙拉帕尔玛岛上10.4米的加那利望远镜)进行了一场密集的观测运动,获得了这些候选者的光谱。最后确定了83颗以前不为人知的遥远类星体。
下图:日本的斯巴鲁望远镜
这些类星体中的黑洞形成时宇宙的年龄只有现在的5%,可以说这些黑洞几乎与宇宙本身一样古老。如果把宇宙从大爆炸到现在的时间长度比作一个100米长的足球场上,地球和我们的太阳系要走到距离底线33米处才会出现,地球生命就在距离底线28米内出现,而恐龙则在距离球门1米线的中间就已经灭绝了。所有的人类历史,从原始人开始直立行走,都发生在离球门线不到一英寸的地方。而这83个超大质量黑洞在这个时间轴上,是出现在开始的6米的线上,就在大爆炸之后不久。
如此巨大而密集的物体能在宇宙大爆炸后这么短的时间内形成,确实出乎意料。了解黑洞是如何在早期宇宙中形成的,以及它们有多普遍,对现在的宇宙学模型是一个挑战。这一次发现大大增加了早期宇宙已知黑洞的数量,并首次揭示了这些超大质量黑洞在宇宙历史早期是多么普遍。此外,它还提供了关于黑洞对宇宙最初10亿年早期气体物理状态的影响和一些新见解。上图是由斯巴鲁上的HSC拍摄的,光线来自已知的最遥远的类星体之一,它由一个距离地球130.5亿光年的超大质量黑洞提供能量。
这次新发现的83颗遥远类星体加上之前发现的已知区域的的17个类星体,研究人员发现,宇宙早期超大质量黑洞的平均间距约为10亿光年。换句话说,如果将那时的宇宙分成很多长宽高各10亿光年的立方体,那么每个立方体的中心都有一个超大质量黑洞。这次发现的类星体样本距离我们约130亿光年,目前认为宇宙的年龄是138亿光年,所以,当这些超大质量黑洞形成时,宇宙的年龄最多只有8亿岁,对于宇宙来说,确实是处在一个婴儿时期。
上图中那些红点,都是一个超亮的类星体能量核,中心就是超大质量黑洞。我们看到的是它们130亿年前的样子。天文学家认为,宇宙中的氢曾经是中性的,但在大爆炸后的最初几亿年间,大约在第一代恒星、星系和超大质量黑洞诞生的时候,氢被“重新电离”成质子和电子。这算是宇宙历史上的一个里程碑,但天文学家仍然不能确定是什么因素提供了这些令人难以置信的能量,可以引起宇宙中的氢再电离。这次发现的83个类星体让天文学家提出了一个假设,在早期宇宙中,类星体的数量比现在探测到的多得多,正是这些拥有巨大能量的类星体导致了这个宇宙中的氢重新电离。如同上图类星体的艺术图片中,一个超大质量的黑洞位于中心,聚集在它上面的物质发出大量的光与能量影响着周围的空间。
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