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超大质量黑洞隐藏在宇宙尘埃圈中证实了30年前的天文学理论


超大质量黑洞隐藏在宇宙尘埃圈中证实了30年前的天文学理论


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【超大质量黑洞隐藏在宇宙尘埃圈中证实了30年前的天文学理论】
超大质量黑洞隐藏在宇宙尘埃圈中证实了30年前的天文学理论


虽然我们都偏爱甜食 ， 但天文学家们对最近发现的一个天体甜甜圈特别兴奋 ， 它就隐藏在附近一个星系的中心 。 这个巨大的环状星际尘埃云中隐藏着一个超大质量的黑洞 ， 这一发现证实了一个科学界30年来关于“活动星系核”的理论 ， 这种理论认为“活动星系核”是宇宙中最明亮、最神秘的物体之一 。
这个国际研究小组在《自然》杂志上报道了他们的发现 ， 他们对黑洞周围稠密、模糊的尘埃云的观察证实了一个被称为“活动星系核统一模型(AGN)”的理论 。 “活动星系核”是由超大质量黑洞提供能量的极其活跃的宇宙区域 ， 通常存在于在一些星系的中心 。 这些黑洞以大量的宇宙尘埃和气体为食 ， 当这些物质螺旋形地进入黑洞的深渊巨口时 ， 它们释放出的能量如此之大 ， 以至于光芒常常超过了这个星系中其它所有的恒星 。
“活动星系核统一模型(AGN)”这种耀眼明亮的天文现象首次被发现是在20世纪50年代 ， 从那时起 ， 天文学家就一直对它们感到好奇 。 他们观测到 ， “就像任何好吃的甜甜圈有不同的味道一样” ，“活动星系核”也会释放出不同的信号 ， 一些会释放无线电波 ， 而另一些不会；有些在可见光光谱中闪闪发光 ， 而另一些则比较柔和以至于很难肉眼观察到 。 因此最初天文学家将“活动星系核”分为两类:第一类和第二类天体 。 但是30年前建立的“活动星系核统一模型(AGN)”表明 ， 尽管存在着一定的差异 ， 但是所有“活动星系核”都有相同的基本结构：一个被厚厚的尘埃环包围的超大质量黑洞 。 该理论认为 ， 任何观测到的差异都只是我们从地球上观察黑洞角度不同的结果 。

尽管在天文学家之前已经发现了一些支持统一模型的证据 ， 包括在附近的梅西耶77星系中心发现了类似的稠密、模糊尘埃云 ， 然而人们仍然怀疑这些尘埃是否能完全隐藏一个黑洞 。 现在多亏了对梅西耶77星系中心详细的新观察 ， 这个理论终于得到了证实 。 该研究的作者维奥莱塔博士解释说:“尘埃云的真实性质、它们如何隐藏着黑洞以及地球上观察黑洞角度不同的影响 ， 一直是过去30年“活动星系核统一模型(AGN)”研究的中心问题 。 “虽然没有一个单一的理论能解决我们所有的问题 ， 但我们在了解“活动星系核统一模型(AGN)”方面已经迈出了重要的一步 。 ”
干涉测量多亏了安装在位于智利阿塔卡马沙漠的多孔径中红外光谱实验仪器(MATISSE) ， 对活动星系核观测才得以实现 。 MATISSE这种特殊的观测仪器利用一种叫做干涉测量的技术 ， 将所有四架望远镜的光线结合起来 。 该团队利用MATISSE扫描了梅西耶77星系的中心 ， 它位于鲸鱼座4700万光年之外 ， 揭示了它的环形尘埃云 。
“MATISSE可以看到广泛的红外波长 ， 这让我们可以透过尘埃 ， 准确地测量温度 ， ”研究团队的荷兰莱顿大学教授沃尔特·贾菲说 。 “因为MATISSE实际上是一个非常大的干涉仪 ， 我们有分辨率 ， 可以看到甚至在遥远的梅西耶77星系中发生了什么 。 我们获得的图像详细显示了黑洞周围的温度变化和尘埃云吸收情况 。 ”该团队能够绘制出尘埃云的详细图像 ， 并精确地确定了隐藏在其中的黑洞的位置 。 他们的每一个观察结果都与统一模型的预测一致 。

 左边是由MATISSE望远镜拍摄到的梅西耶77星系令人眼花缭乱的照片 ， 右边是这个星系非常内部区域的放大视图——它的活动星系核 ，
银河系中心的真面目
研究人员表示 ， 他们的结果不仅仅是增加了我们对“活动星系核”的理解 。 研究团队的罗萨斯教授说 ， “这些发现还可以帮助我们更好地理解银河系的历史 ， 我们根据“活动星系核统一模型(AGN)”推测银河系的中心有一个超大质量的黑洞 ， 它可能在过去非常活跃 。 ”

研究人员现在希望通过考虑更大的星系样本 ， 利用MATISSE望远镜来寻找“活动星系核统一模型”更多的证据 ， 来证明银河系中心超大质量黑洞的存在 。
本文参考Cosmos magazine文章 ， “Supermassive black hole hiding in a doughnut of dust confirms30-year-old theory” ， 如有兴趣还可查阅原文 。

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