韦伯望远镜发现的"类星体宝宝",可能会改变我们对怪物黑洞的认识

葫芦科普 2024-03-11 23:23:01

潜伏在宇宙最深处的一簇微弱红点可能会改变我们对超大质量黑洞(SMBH)形成过程的认识。

詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)在研究一颗无关的名为J1148+5251的遥远类星体时,巧合地发现了这些斑点,天文学家称它们实际上是 "类星体宝宝"。  

类星体,也称为准恒星天体,是一种极为明亮的活动星系核。它们的中心是一个被气体吸积盘包围的特大质量黑洞。当吸积盘中的气体向黑洞坠落时,能量以电磁辐射的形式释放出来,这些辐射可以跨越电磁频谱的多个波长观测到。类星体的光度非常巨大,最强大的类星体光度是普通星系如银河系的数千倍。

类星体的形成过程与它们中心的黑洞密切相关。质量超大的黑洞通过引力吸引周围的物质,包括气体和尘埃,形成吸积盘。这些物质在向黑洞中心坠落的过程中,由于摩擦和压缩而加热,产生强烈的辐射。在某些情况下,黑洞还会通过吸积盘的两极喷射出高速粒子流,这些粒子流的速度接近光速,进一步增强了类星体的亮度。

类星体的形成是通过其中心的超大质量黑洞吞噬周围的物质来实现的。这个过程被称为“吸积”。当星系中心的黑洞捕获并吞噬气体、尘埃、恒星甚至其他黑洞时,它们的质量和能量会增加。这些物质在向黑洞中心坠落的过程中,由于摩擦力的作用,会变得非常热,并发出大量的辐射,这就是我们能够观测到的类星体发出的光。例如,当两个星系发生碰撞,其中一个星系的中心黑洞可能会吞噬大量的气体,触发类星体活动。此外,类星体的活跃期通常发生在宇宙的早期,大约在宇宙年龄的几十亿年时,这是类星体数量最多,最为活跃的时期。

根据发表在《天体物理学报》上的一项研究,目标类星体大约在 130 亿年前发出了光,距离宇宙大爆炸还不到10 亿年。 据一份声明称,虽然哈勃太空望远镜之前已经记录了这些神秘的斑点,但直到科学家们使用功能更强大的 JWST 观看它们时,才最终将它们与普通星系区分开来。"声明中说:"JWST 帮助我们确定,微弱的小红点......是质量极大的黑洞的小型版本。"这些特殊的天体可能会改变我们对黑洞起源的看法。

由于尘埃云遮住了这些小点的光线,它们被染成了红色,分析这些小点需要使用 JWST 强大的红外摄像机。通过研究这些小点发出的不同波长的光,研究人员确定,每一个小点似乎都是一个 "非常小的气体云,它移动得非常快,并围绕着一个非常巨大的物体(如 SMBH)运行",Matthee 说。换句话说,这是一颗年轻的类星体。

研究人员说,这些小点在早期宇宙中似乎并不突兀,但它们可能正在成长为 "有问题的类星体"--超巨型黑洞,其质量似乎大得无法在宇宙的早期存在。 使用 JWST 的天文学家已经发现了许多这样的问题黑洞,并努力用当前的宇宙学理论来解释它们。 "马特希说:"如果我们考虑到类星体起源于大质量恒星的爆炸,而且我们从一般物理定律中知道它们的最大生长速度,可是,我们发现其中一些类星体,看起来长得比理论的速度还要快。这就好比一个五岁的孩子长到了两米高,事情就有些不太对劲,颠覆了我们对黑洞成长的理论"。

研究人员希望对这些新发现的 "类星体宝宝 "的进一步研究能有助于揭示这些有问题的黑洞是如何长得如此之大、如此之快的。 "Matthee 说:"更详细地研究超大质量 SMBH 的'婴儿版',可以让我们更好地了解问题类星体是如何出现的。

2 阅读:46

葫芦科普

简介:来自星星的小胖子