使用 NASA 的錢德拉 X 射線天文臺發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個以前隱藏或掩埋的黑洞。這一結(jié)果有助于天文學家對宇宙中的黑洞進行更準確的普查。

這項新研究中的黑洞是超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽的數(shù)百萬甚至數(shù)十億倍。雖然天文學家認為幾乎所有大型星系的中心都有巨大的黑洞，但只有一些黑洞會積極吸入產(chǎn)生輻射的物質(zhì)，而有些黑洞會被塵埃和氣體掩埋。

通過結(jié)合來自錢德拉源目錄的數(shù)據(jù)——一個公共存儲庫，其中包含天文臺在其最初 15 年中檢測到的數(shù)十萬個 X 射線源——以及來自斯隆數(shù)字巡天 (SDSS) 的光學數(shù)據(jù)，一組天文學家能夠識別數(shù)百個以前隱藏的黑洞。它們所在的星系以前未被確認包含類星體，類星體是極其明亮的物體，具有快速增長的超大質(zhì)量黑洞。

“天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的黑洞，但仍有許多難以捉摸，”天體物理學中心的 Dong-Woo Kim 說。領(lǐng)導這項研究的哈佛與史密森尼學會 (CfA)。“我們的研究發(fā)現(xiàn)了一個失蹤人口，并幫助我們了解他們的行為方式。”

大約 40 年來，科學家們已經(jīng)知道在可見光下看起來很正常的星系——有來自恒星和氣體的光，但沒有類星體獨特的光學特征——但在 X 射線下卻很明亮。他們將這些物體稱為“X 射線明亮的光學正常星系”或“XBONG”。

通過系統(tǒng)地梳理深入的錢德拉源目錄并與 SDSS 光學數(shù)據(jù)進行比較，研究人員確定了 817 個 XBONG 候選者，是錢德拉運行前已知數(shù)量的十倍多。Chandra 的清晰圖像與 SDSS 的圖像質(zhì)量相匹配，而且 Chandra 源目錄中的大量數(shù)據(jù)使得檢測到這么多 XBONG 候選者成為可能。進一步的研究表明，這些 XBONG 中大約有一半代表了以前隱藏的黑洞群。

“這些結(jié)果表明，比較 X 射線和光學數(shù)據(jù)挖掘是多么強大，”共同作者、馬薩諸塞州北安普頓史密斯學院本科生Amanda Malnati 說。“錢德拉星源目錄是一個不斷增長的寶藏，它將幫助天文學家在未來幾年做出發(fā)現(xiàn)。”

X 射線對于尋找快速增長的黑洞特別有用，因為圍繞它們旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)會過熱到數(shù)百萬度，并在 X 射線波長下發(fā)出強烈的光。黑洞周圍厚厚的氣體和塵埃繭會阻擋大部分或所有光學波長的光。然而，X 射線穿過繭更容易被錢德拉探測到。

在研究了每個源在不同能量下探測到的 X 射線量后，該團隊得出結(jié)論，大約一半的 XBONG 候選物涉及埋在濃厚氣體下的 X 射線源，因為探測到的低能 X 射線量相對較少。與能量較高的 X 射線相比，這種 X 射線更容易被周圍的氣體層阻擋。

這些 X 射線源非常明亮，幾乎所有的 X 射線源都必須來自快速增長的超大質(zhì)量黑洞周圍的物質(zhì)。來自 NASA 的廣域紅外巡天探測器的數(shù)據(jù)提供了額外的證據(jù)，表明大約一半的 XBONG 被掩埋，正在形成超大質(zhì)量黑洞。這些黑洞距地球的距離在 5.5 億到 78 億光年之間。

“并不是每一天你都可以說你發(fā)現(xiàn)了一個黑洞，”不列顛哥倫比亞大學的研究生、合著者阿麗莎卡西蒂說。“所以，意識到我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個，這是非常令人興奮的。”

對于 XBONG 沒有埋在厚厚的氣體之下的解釋不太清楚。大約 100 個 X 射線源可能不是單點 X 射線，而是分散開來。其中一些可能是以前未識別的星系群或星系團，已知這些星系包含大量熱的 X 射線發(fā)射氣體。不超過 20% 的 XBONG 可以這樣分類。剩下的 30% 可能包含位于星系中的一些超大質(zhì)量黑洞，來自超大質(zhì)量黑洞的光信號被來自恒星的相對明亮的光稀釋?？茖W家將需要更多的研究來弄清這些 XBONG 的真實性質(zhì)。

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