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[宇宙天文] 巨大黑洞被母星系CID 42踢出家園

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發表於 2012-6-11 17:09:09 | 顯示全部樓層 |閱讀模式


  在本圖中的CID-42這個X射線源,具有一些相當不尋常的特性。將NASA的錢卓X射線太空望遠鏡等數座望遠鏡資料加以結合後,研究人員認為CID-42星系內有顆被宿主星系噴出的超大質量黑洞,時速達數百萬公里。
cid42.jpg
  圖像的主要部份是一張包括了CID-42星系及其鄰近天區的廣角照片,這張廣角影像由加法夏望遠鏡和哈柏太空望遠鏡於可見光波段取得,該星系距離地球有40億光年遠。正中央方框框起來之處,是靠近CID-42星系的local區域,這部份又以三個框框,成直列標示於圖右側。最上面是錢卓X射線太空望遠鏡拍攝的X射線影像。中間方塊顯示哈柏的深空觀測所取得的可見光波段,最下方是前述二者的疊圖,也就是X射線波段和可見光波段的綜合圖像。

  錢卓X射線太空望遠鏡的高解析攝影機最近剛取得了CID-42這顆星系的精確位置,由此,天文學家也進一步了解到這個星系現在正在發生什麼事。稍早,錢卓望遠鏡曾經觀測到明亮的X射線源,關於其成因,懷疑可能是超熱物質環繞在一或多個超大質量黑洞的周圍,不過,因為錢卓望遠鏡的觀測方向並非直接指向CID-42,所以X射線源較不明顯,在解析力受限的情況下,也無法得知X射線究竟源自於單一一個或兩個可見光波段的天體。

  現在,在新資料取得之後,狀況終於明朗化。研究人員認為CID-42應該是兩個星系相撞後的產物,這個碰撞也產生了在「可見光波段圖像」的上半部所見,一條相當明顯的尾巴。由電腦模擬動畫的結果,(黑洞噴出星系的模擬動畫? 可進一步看到這個壯麗的相撞事件的一些細節,描述其場景,是這樣:

  星系碰撞後,位於兩個星系中央的超大質量黑洞也發生碰撞,兩個黑洞接著合併成一個,由於碰撞所產生的重力波的反彈,給予了新合併的黑洞一次動力充足的強大衝擊,使得新生成的黑洞最終逃離至星系以外。在這個場景中所看到的X射線源就是被星系彈出的那個黑洞,至於另外的那個可見光源,天文學家認為,有可能是在撞擊下遭遺留在星系中央的一些亮度很高的星群。

  在錢卓望遠鏡提供了較高解析度影像資料後,CID-42向我們呈現了一些過去並不知道的特性,在電波源右下方呈現原先並未看到的小延伸,應可能是黑洞的噴流,或者鄰近區域正在成形中的恆星。

  另外還有兩種解釋可用來說明在可見光波段所觀測到的現象,兩種都需要在CID-42星系中必須有第二顆超大質量黑洞的條件下才能成立,且在這樣的情況下,第二個X射線源所發出的輻射,還必須要非常地模糊才行。可能性偏低。(Lauren 譯)

CID 42基本資料一覽:
圖片來源 X射線: NASA/CXC/SAO/F.Civano et al; 可
見光: NASA/STScI; 可見光 (廣角): CFHT, NASA/STScI
標度 廣角影像約1角分 (1百萬光年), 放大影像約 3.7 角秒 (6萬光年)
種類 類星體;活躍星系;黑洞
座標 (J2000) RA 10h 00m 29.06s | Dec +02° 05' 31.33"
位於星座 六分儀座
觀測日期 2011.1.26
觀測時間 22小時 2分鐘
Obs. IDs 12810
估計距離 約39億光年


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發表於 2012-6-12 03:29:34 | 顯示全部樓層
回應 MRYEE #1 的帖子

黑洞噴出星系的模擬動畫?

以上影片乃youtube提供,與本站無關; 若無法觀看,可查看原網址

The galaxy collision causes long tails of stars to be thrown out of each galaxy. After the collision the two black holes (labelled by circles) initially located at the center of each galaxy orbit around each other until they eventually merge. The newly formed black hole recoils from the directional emission of gravitational waves produced by the collision, giving the newly merged black hole a sufficiently large kick for it to eventually escape from the galaxy. The simulation freezes briefly to make a comparison with the HST optical image, at a time about 6 million years after the merger. The speed of the black hole at this time is over 3 million miles per hour, compared to the escape velocity of the galaxy of only about 1.7 million miles per hour.

The masses of the two galaxies are about 450 billion and 230 billion times the mass of the sun, with stars forming throughout the simulation. The masses of the two black holes just before they merge are about 5.4 and 4.3 million times the mass of the sun, giving a total of about 10 million solar masses for the new black hole. Both black holes grow considerably during the galaxy collision. The total duration of the movie is 2 billion years, with the merger and ejection of the black hole occurring after 1.9 billion years. The movie runs at half speed after the merger so the eye can track the black hole flying out of the galaxy. The recoiling black hole could be detectable, by radiation from material in a surrounding disk, for several million years after the time of the observation. By the end of the simulation, the BH has virtually exhausted its gas supply and is moving, invisible, through intergalactic space.


繹文大意:

星系合併了約600萬年,而新合併的黑洞以每小時300萬英里(約合480萬公里)的速度彈出。

合併前2個星系約4500億、2300億個太陽質量;2個黑洞約540萬、430萬個太陽質量;
新合併的黑洞約1000萬個太陽質量。
整段視頻約20億年長,在後尾19億年起以慢半速播放,待大家清楚看到黑洞怎樣彈出星系。

從此,茫茫星海就多了一個黑洞孤兒了。
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 樓主| 發表於 2012-6-12 10:25:11 | 顯示全部樓層
barying 發表於 2012-6-12 03:29
回應 MRYEE #1 的帖子

黑洞噴出星系的模擬動畫?


我在想,新合併的星系中心,沒有了超大質量的黑洞,如何維持引力平衡?

好似太陽系沒了太陽,只剩下行星、衛星、彗星一樣,它們還需要圍繞什麽東西公轉?動力從哪裏來?

抑或像沒有了家的孩子,在黑暗、寒冷、死寂的茫茫宇宙中孤獨漂浮,沒有起點,也沒有終點。

想起來也是挺可悲、淒涼的。
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發表於 2012-6-12 22:40:55 | 顯示全部樓層
barying 發表於 2012-6-12 03:29
回應 MRYEE #1 的帖子

黑洞噴出星系的模擬動畫?

點解两個星系已擦肩而過,
却會回頭再撞?
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發表於 2012-6-12 22:45:12 | 顯示全部樓層
MRYEE 發表於 2012-6-11 17:09
  在本圖中的CID-42這個X射線源,具有一些相當不尋常的特性。將NASA的錢卓X射線太空望遠鏡等數座望遠鏡 ...

一個超大質量物體,在宇宙高速飛行,
撞到乜都死。
可能佢先系死亡之星
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發表於 2012-6-13 02:54:51 | 顯示全部樓層
馬後砲 發表於 2012-6-12 22:40
點解两個星系已擦肩而過,
却會回頭再撞?

模擬動畫所計算,正是一種普通力學現象:慣性

物體在沒有外力以定速作直線運動,如果不受到不平衡力的作用,將會保持原來的狀態,一直運動。

兩個星系在其運動線上的引力作用下相遇,第一次接觸擦肩而過,並未正面碰撞;

此時如果其兩的直線運動力大於引力作用,它們將會從此逃離,相安無事。

然而當引力作用大於其兩直線運動力,在它們相互靠近時運動速度大減,

引力作用之下再互相吸引,最終逃離速度抵抗不了引力作用,形成第二次正式碰撞了。


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發表於 2012-6-13 03:08:37 | 顯示全部樓層
馬後砲 發表於 2012-6-12 22:45
一個超大質量物體,在宇宙高速飛行,
撞到乜都死。
可能佢先系死亡之星 ...

又未必,孤兒仔黑洞在沒有食物補充其所要消耗的能量之下,

只會加速地蒸發掉,越肚餓蒸發得越快,

最後嘭的一聲,自我引爆,拜拜。
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發表於 2012-6-13 09:11:58 | 顯示全部樓層
barying 發表於 2012-6-13 03:08
又未必,孤兒仔黑洞在沒有食物補充其所要消耗的能量之下,

只會加速地蒸發掉,越肚餓蒸發得越快,

呢樣又唔多明了,按道理黑洞只有入沒有出,
又何來消耗?
在宇宙運行,在開始射出時,是要能源加速,
但已成慣性運動後,acceleration=0
離開原星系,deceleration亦應該為0
則不是應該在宇宙恆速飛行?
爆炸,這點我同意會發生,畢竟太多物質,那就是能源聚集一起
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發表於 2012-6-13 13:21:07 | 顯示全部樓層
宇宙神奇,真係愈知得多愈不知更多。
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發表於 2012-6-13 18:38:33 | 顯示全部樓層
馬後砲 發表於 2012-6-13 09:11
呢樣又唔多明了,按道理黑洞只有入沒有出,
又何來消耗?
在宇宙運行,在開始射出時,是要能源加速,

好複雜...吾太明白
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發表於 2012-6-13 22:55:11 | 顯示全部樓層
rogerchan1999 發表於 2012-6-13 18:38
好複雜...吾太明白

是的,太複雜,,,我都系摸索緊
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發表於 2012-6-14 03:26:40 | 顯示全部樓層
回應 馬後砲 #8 的帖子

黑洞所消耗的,就是霍金輻射。
http://zh.wikipedia.org/zh-hk/%E ... 1%E8%BC%BB%E5%B0%84


無錯,假設被彈出的黑洞再沒有遇上其他外力,它會一直恆速運動,直至煙滅。
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發表於 2012-6-14 08:21:32 | 顯示全部樓層
barying 發表於 2012-6-14 03:26
回應 馬後砲 #8 的帖子

黑洞所消耗的,就是霍金輻射。

星系黑洞可以活10^90年,
可比我們的太陽系還長命啊!
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發表於 2012-6-15 03:38:01 | 顯示全部樓層
馬後砲 發表於 2012-6-14 08:21
星系黑洞可以活10^90年,
可比我們的太陽系還長命啊!


這個"10^90年"是有方程式計算的。但亦只是流於理論(實際上還未有人親眼證實)

按照霍金輻射,黑洞的壽命取決於其質量:其質量的三次方成正比。(計算公式我不寫出來了)

這即是說,一個質量較高的黑洞需要比例上更加長的時間去蒸發。


"10^90"正確寫法該是 Screenshot_1.jpg

是1後面有90個零,是一個無量大數。
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發表於 2012-6-17 07:38:40 | 顯示全部樓層
真係會令人著迷
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發表於 2012-6-21 06:59:53 | 顯示全部樓層
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發表於 2012-6-25 01:40:59 | 顯示全部樓層
雖然睇左都5係好明, 5知有冇簡單入門網頁介紹
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發表於 2012-6-25 04:06:54 | 顯示全部樓層
回復 chris_lic #17 的帖子

天文學總離不開物理學,

這個主題如簡單地說,就是有2個星系在太空中相遇,
在萬有引力的作用下,合併而成為1個新星系;
科學家在觀察星系中央的可見光源時,同時發現遠離星系中央發出X射線的黑洞。
經電腦模擬計算出黑洞正高速離開星系中央,
所以得出結論是2個本身位於星系中央的黑洞由於合併過程中所產生的強大重力波在往星系的相反方向彈出。

重力波,就是時空中的波動,根據愛因斯坦預測,當黑洞之類的極重物體加速時,便會產生重力波。
如果一個黑洞往四周發送的重力波不對稱,黑洞就會往重力波較小的那個方向前進,
且速度大得足以從原本所在的星系飛出去。
雖說這種黑洞彈出的情形並不普遍,但在2星系合併初期,這種不穩定的環境下,發生的機率相對較高。

有時我同各位師兄交流中,不免也會越講越離題,

當中有很多專業用語,離免會令不好此道的朋友看不着頭腦,

小弟會多加注意,以後會盡力顯淺地解釋,令大家更容易明白,享受箇中的樂趣。

師兄如想找些簡單天文學入門,其實此"觀星入門"版已有很多這方面的知識,

有空你可以多多瀏覽以往的主題,如有什麼不明白的地方,小弟必會盡力解答。

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 樓主| 發表於 2012-6-25 11:51:38 | 顯示全部樓層
barying 發表於 2012-6-25 04:06
回復 chris_lic #17 的帖子

天文學總離不開物理學,

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