美國的廣域紅外空間望遠鏡發現百萬計“隱藏黑洞”

havreyl

隸屬于美國國家航空航天局的廣域紅外空間望遠鏡(WISE)進行的巡天紅外調查發現並確認了數以百萬計的類星體候選者。對全天類星體的標記使得科學家們可發現超大質量黑洞和極端星系或者被宇宙塵埃掩蓋的星系。參與項研究的機構有美國國家航空航天局噴氣推進實驗室、加州理工學院、以及加州理工洛杉矶分校。



美國國家航空航天局的廣域紅外空間望遠鏡(WISE)

廣域紅外空間望遠鏡透過星際塵埃揭示了百萬計的黑洞候選天體，其中大約有1000個隱藏于塵埃團背后的黑洞被認爲已經在之前被發現與最“明亮”的星系中，這些具有強大能量的星系向外輻射著紅外信號，因此被科學家稱爲"hot DOGs"星系。根據美國國家航空航天局華盛頓總部廣域紅外空間望遠鏡項目的科學家哈仕 瑪· 哈桑（Hashima Hasan）介紹：“廣域紅外空間望遠鏡可以發現各種各樣隱藏的天體，比如隱藏在塵埃云背后的星系或者類星體。”



位于銀心方向的人馬座A（Sgr A）黑洞

在2011年初，廣域紅外空間望遠鏡完成了兩次紅外巡天，如同用夜視儀窺視黑暗，該紅外望遠鏡已經拍攝到數百萬張巡天圖像，所有的觀測數據都會公布，允許天文學家對這些圖像進行研究，發現新的天體。新的觀測結果正在幫助天文學家更好地理解星系以及其中央黑洞是如何演化的。比如我們銀河系中心的巨型黑洞， 即人馬座A*（Sgr A*）黑洞，位于銀心方向，科學家認爲該黑洞質量達到了400萬倍太陽質量，並吞噬著周圍宇宙物質，以及增加吸積區域的溫度，然而更大質量的黑洞，如數億倍太陽質量的黑洞甚至能中止星系中恒星的形成。



廣域紅外空間望遠鏡繪制的巡天圖像

廣域紅外空間望遠鏡繪制的紅外波段巡天圖像，前景爲美國國家航空航天局廣域紅外空間望遠鏡(WISE) 。在一項研究中，天文學家使用廣域紅外空間望遠鏡對巡天結果中的250萬個活躍的正處于吞噬過程中的超大質量黑洞進行了識別確定，距離超過了100億光年。

其中大約有三分之二的探測目標無法直接觀測到，因爲它們隱藏在宇宙塵埃背后，以至于可見光波段無法發現其蹤迹。但是廣域紅外空間望遠鏡卻很容易看到這些“宇宙怪物”的身影，因爲后者具有強大的能量， 並向外輻射紅外特征，工作于紅外波段的空間望遠鏡可以透過宇宙塵埃看到它們。



美國宇航局核頻譜望遠鏡陣列軌道運行想象圖

根據位于加州帕薩迪納市的美國國家航空航天局噴氣推進實驗室科學家、本項研究論文的第一作者以及核頻 譜望遠鏡陣列(NuSTAR)的項目的科學家丹尼爾·斯特恩（Daniel Stern）介紹：“我們通過廣域紅外空間望遠鏡強大的探測能力將黑洞現身，而核頻譜望遠鏡陣列將爲我們提供全新的高能X射線行爲圖像。”核頻譜望遠鏡陣列是美國國家航空航天局另一個黑洞研究項目。

在另外兩篇由關于紅外空間望遠鏡觀測研究論文中，研究人員報告中提到了在已知“明亮”星系中的一些發現，這同時也是該任務的主要觀測目標之一，截至目前，科學家們已經確認了1000個候選者。



美國宇航局星系演化探測器拍攝的黑洞撕裂恒星時突然變亮的情景

這些極端的宇宙天體比我們的太陽要明亮超過100萬億倍，由于它們大部分隱藏在宇宙塵埃背后，因此通過廣域紅外空間望遠鏡可以捕捉到這些天體發出了最長紅外波段光線。隸屬于美國國家航空航天局的斯皮策空 間望遠鏡也加入到這次對黑洞的紅外巡天研究中，爲科學家提供了更加詳細的巡天黑洞分布。



廣域紅外空間望遠鏡巡天確定了數百萬計類星體位置

由于星系中一般分布著大量的宇宙塵埃，在廣域紅外空間望遠鏡可以掃描整個天空，根據本項研究的第一作者、噴氣推進實驗室的任務科學家彼得·艾森哈特（Peter Eisenhardt）介紹：“該論文是首次對明亮的、 充滿宇宙塵埃的星系進行研究，也發現了黑洞形成的證據。”在廣域紅外空間望遠鏡巡天過程中，科學家發現有超過100個觀測對象位于100億光年遠的宇宙空間中，因此這些天體交由位于夏威夷莫納克亞山的凱克望遠鏡、位于智利的雙子座南站天文台、聖疊戈分校分校附近的帕洛馬山天文台以及亞利桑那州圖森附近的多鏡面望遠鏡進行觀測並確認。



位于夏威夷莫納克亞山的凱克望遠鏡

廣域紅外空間望遠鏡的觀測數據與來自夏威夷莫納克亞山的加州理工亞毫米波射電望遠鏡陣整合，揭示了位于遙遠宇宙極端星系的紅外特征比其他星系高出兩倍以上，對此科學家認爲這些星系周圍的宇宙塵埃或者物 質被活躍的黑洞所輻射，産生了較強的紅外特征值。噴氣推進實驗室研究人員、亞毫米波射電觀測研究論文 的第一作者吳靜雯（Jingwen Wu）認爲我們可能會看到一個新的、罕見的關于星系演化的階段。所有三篇論文都發表在《天體物理學》期刊上。