韦伯望远镜拍摄的斯蒂芬五重星系图像中隐藏着一个超大质量黑洞

2022年07月14日 08:31 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在詹姆斯·韦伯太空望远镜发布的第一批科学数据中,有一张引人注目的星系“舞蹈”图像:“斯蒂芬五重星系”的五个星系出现在一个画面中,其中一个星系单独出现在画面底部附近,而其他四个星系则在混乱但美丽的合并过程中连在一起。这是因为单个星系实际上比其他星系离我们更近,有4000万光年的距离,而其他星系都在2.9亿光年之外,但由于这些星系与地球处于同一方向,它们看起来是一个群体。

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这张韦伯图像是由两个仪器--NIRCam和MIRI--的数据组合而成的,它既显示了闪亮的星系,也显示了正在诞生新星的尘埃和气体区域。不过,如果仔细分析这张图片的各个层次,就会发现其中隐藏着一个惊喜。

位于星系群顶端的NGC 7319是一个活跃星系核的宿主,这意味着在一个星系的中心有一个非常明亮和繁忙的区域。在这个星系的中心是一个超大质量的黑洞,它逐渐吞噬着落过其事件视界的物质,间接地发出了光,而它周围的物质则撞在一起,变得很热。这个“怪物”黑洞的质量是我们太阳的2400万倍。

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几乎所有的星系在其中心都有这些超大质量黑洞,但像其他类型的黑洞一样,它们无法被直接观察到。然而,在观察斯蒂芬五重星系时,韦伯科学家能够通过观察它周围的气体来研究这个黑洞。当气体在超大质量黑洞周围移动时,它变得很热,科学家们能够使用韦伯的光谱仪来研究它。这些仪器的工作原理是将来自一个天体的光线分解成不同的波长。通过观察哪些波长的光被吸收,科学家们可以计算出一个天体是由什么构成的。

在这种情况下,他们可以利用韦伯的NIRSpec仪器看到黑洞周围气体中的几个关键成分:原子氢,他们可以追踪到远离黑洞的气体结构;铁离子,指向拥有最热气体的区域;以及分子氢,它寒冷而密集,为黑洞提供“燃料”。

研究人员还使用了中红外仪器MIDI中的一个光谱仪来观察黑洞周围的气体是如何被黑洞的辐射电离的,跟踪气体向天体和远离天体的运动。“通过使用NIRSpec,科学家们获得了关于黑洞及其外流的前所未有的信息,”韦伯科学家写道。“研究这些相对较近的星系有助于科学家更好地了解更遥远的宇宙中的星系演变。”

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