http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2015-02-28
艺术示意图：星系NGC 3783。观测显示这个星系核心的超大质量黑洞正向外喷射强大的星系风
位于星系核心的超大质量黑洞会发出剧烈的辐射和超高速星系风。美国宇航局的“核分光望远镜阵列”(NuSTAR)以及欧空局的XMM-牛顿空间望远镜近日观测到从一个超大质量黑洞向四周喷涌而出的强大“飓风”
NuSTAR和XMM-牛顿望远镜在2013年以及2014年间先后5次对PDS 456进行了同步观测。这两台空间望远镜的观测结果是互补的：XMM-牛顿望远镜主要观测低能X射线波段，而NuSTAR则主要针对高能X射线波段
新浪科技讯 北京时间2月26日消息，据英国《每日邮报》报道，这或许是有史以来最为强大的“飓风”——甚至强大到足以迫使一个星系停止产生新的恒星。
美国宇航局的“核分光望远镜阵列”(NuSTAR)以及欧空局的XMM-牛顿空间望远镜近日观测到从一个超大质量黑洞向四周喷涌而出的强大“飓风”。天文学家们此前便已经怀疑这类星系“飓风”的存在，但通过此次观测，研究人员得以确认这种“飓风”的强度足以让黑洞的宿主星系停止制造新恒星的过程。
美国加州理工学院的菲奥娜·哈里森(Fiona Harrison)是这项研究的主要负责人，她表示：“我们知道位于星系核心的黑洞会以周遭物质为食，并且在这一过程中会产生剧烈的星系风。我们认为这一过程能够调节星系的成长。”哈里森是NuSTAR项目的首席科学家，也是近日在《科学》杂志上撰文介绍有关发现的论文作者之一。她说：“我们知道了这一星系风的速度，形态和规模，我们便可以估算它的强度。”
超大质量黑洞会将物质推入其宿主星系中，同时伴随剧烈的星系风，其速度可以达到光速的1/3。而这一过程中会产生强烈的X射线辐射。
在这项最新研究中，天文学家们选定PDS456作为观测目标。这是一个极端明亮的黑洞，即天文学家们所称的“类星体”，距离地球超过20亿光年。该类星体正在向外发出剧烈的星风，这股星风每秒携带的能量超过1万亿个太阳辐射的能量总和。
研究的主要作者，英国基尔大学的埃马努埃莱·纳迪尼(Emanuele Nardini)表示：“现在我们知道类星体发出的剧烈星风是星系物质损耗的主要原因之一，使星系的气体屋子供应出现短缺，而这正是制造新生恒星必须的原始材料。”
NuSTAR和XMM-牛顿望远镜在2013年以及2014年间先后5次对PDS456进行了同步观测。这两台空间望远镜的观测结果是互补的：XMM-牛顿望远镜主要观测低能X射线波段，而NuSTAR则主要针对高能X射线波段。
此前的XMM-牛顿望远镜观测结果已经确认从这个黑洞存在朝向我们的星系风喷射，但无法确认在其他方向上它是否同样存在这样的星系风。XMM-牛顿望远镜还探测到了铁离子的信号，这是这股星系风所裹挟的物质之一。但它只探测到铁离子物质存在于黑洞视野的前方，它阻挡了后方的X射线观测。
然而，当与来自NuSTAR望远镜的高能波段X射线数据相结合时，天文学家们得以分辨出散布于黑洞侧边方向的同样的铁离子信号，从而确认这股星系风的喷涌并非只朝向一个方向，而是以一种近乎球形的方式向四周全面扩散。
诺伯特·查特尔(Norbert Schartel)是欧洲空间局的XMM-牛顿望远镜项目科学家，他表示：“这是XMM-牛顿望远镜与NuSTAR望远镜之间相互协同的一个伟大案例。这两台X射线波段的空间望远镜互为补充，让我们得以揭开宇宙狂暴一面的神秘面纱。”
在知晓了这股星系风的分布与规模之后，研究人员现在终于可以计算这股星系风的强度并评估其对于所在星系产生新生恒星的能力所造成的影响程度了。天文学家们认为超大质量黑洞存在于宿主星系的核心位置，两者共同演化并相互制约。对于这项结论的部分证据来自对星系核球的观测——星系核球的质量越大，其中的超大质量 黑洞也就越大。
而这项最新的观测结果则证明了超大质量黑洞及其所产生的高速星系风会对宿主星系造成显著的影响。随着黑洞不断成长，其产生的强大星系风将大量气体物质向外推离星系内部，从而最终阻止了新生恒星的制造过程。
由于从宇宙学的尺度上说，PDS456距离地球相对较近，显得足够明亮，因而可以对其进行详细研究。这个黑洞给了天文学家们一个独特的视角来窥视大约100亿年前我们宇宙早期阶段的模样。在当时超大质量黑洞以及这样的超级星系风相比现在更加常见，或许正是它们参与塑造了今天我们所见的宇宙。
这项研究的另一名合作者，美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的丹尼尔·斯特恩(Daniel Stern)表示：“对于一名天文学家而言，对PDS456开展研究的感觉就像是一名古生物学家突然发现了一只活着的恐龙。我们得以对这样一类重要的系统开展详细研究，而一般情况下这样详细的研究对于类星体而言是不可能的，因为这类天体通常都极为遥远。”(晨风)
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这个盘状结构由气体和尘埃构成，并且正处于不断下降进入黑洞中被消耗的过程中。当这些物质落入黑洞的一瞬间，它们将释放巨大的能量，形成一种宇宙射电信号源，称为“类星体”。
类星体是宇宙中最明亮的天体，它们是短命的天体，仅仅存在于宇宙的早期阶段。这种神秘天体体积巨大，一般认为其直径超过600亿英里(约合965.6亿公里)，但是它们距离地球距离远达数十亿光年，这让它们即便是在最强大的望远镜中看上去也只是一个不起眼的亮点而已。
但是此次哈勃空间望远镜却成功地分辨出了一个远在185亿光年之外黑洞周遭的尘埃盘结构，不过这纯粹是借助好运，因为有一个巨型星系恰好位于地球观察视线和类星体之间。这个巨型星系的强大引力场弯曲了来自类星体的光线，使其集中到望远镜中，从而在观察者看来似乎其光线出现了增强。这就是所谓的宇宙引力透镜效应。
这一效应使得哈勃望远镜得以看清极遥远区域天体前所未有的细节。而正是因为如此，科学家们才得以测量这一尘埃盘结构的大小。他们得出结论，其直径约介于600~1800亿英里，即965.6~2900亿公里之间，并且成功测量出了这一盘状结构各部分的温度数据。观察发现这一类星体盘结构中，当气体和尘埃物质落向黑洞中央时，其颜色会显出蓝色，这意味着其温度上升了。
很多有一定天文知识的读者可能会发现一个问题，那就是宇宙的年龄一般认为约为137亿年，那么怎么可能会出现远在185亿光年之外的类星体呢？这并不是一个错误。尽管爱因斯坦的理论中已经明确指出光速是宇宙中最高的速度，但是宇宙的膨胀本身却可以超越这个速度。这确实是一个让人大伤脑筋的事情，但是这就是我们生活其中的宇宙。
在大爆炸发生之后135亿年的今天，我们所处的空间已经膨胀到难以想象的巨大范围，事实上目前我们已经可以探测到300亿光年之外的天体。(晨风)
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新浪科技讯 北京时间（2011年）10月28日消息，绝大多数星系的心脏地带都存在超大质量黑洞，天文学家认为我们所在的银河系中央也存在一个超大质量黑洞。这种超级黑洞的质量可达到太阳的数十亿倍，随着身躯不断增大，它们发出的光芒亮度可超越环绕它们的整个星系。
一直以来，星系中央的超大质量如何以及为何形成就是一个不解之谜。科学家现在认为较小星系相撞可能解释为何形成如何庞大的天体。一个正在增长的超大质量黑洞发出的光芒非常耀眼，甚至超过整个星系，导致天文学家很难进行观测。因此，超大质量黑洞的生长成为一个谜。
绝大多数星系中央都存在超大质量黑洞，它们的体积与星系中央的“隆起区域”成比例，例如中部的恒星质量。日本柏市大学博士约翰-西尔弗曼领导的国际小组进行的一项新研究发现，两个星系撞击促使黑洞不断生长。研究小组利用美国宇航局钱德拉望远镜的X射线扫描图锁定中央存在一个不断生长的超大质量黑洞的星系。生长过程中，这个庞然大物经常释放出X射线，X射线穿过恒星形成区，揭示出黑洞数量。
刊登在《天体物理学》杂志的研究报告指出，距离较近的成对星系更有可能存在超大质量黑洞。欧洲南方天文台的甚大望远镜进行宇宙红移观测证实了这一点。星系合并或者相互作用促使星系中央的黑洞不断生长。但这个谜团并没有完全揭开。星系间的相互作用相当罕见，研究小组估计超大质量黑洞只有20%的质量来自于星系相撞。星系合并的最后阶段可能也促使黑洞质量增长。有一点是确定的，整个过程所需要的时间绝对是一个天文数字。(秋凌)
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揭示5亿光年外巨型黑洞细节：质量达太阳3亿倍
这是由哈勃空间望远镜广角行星相机-2号于2007年4月份拍摄的活动星系马卡良509的图像
这是一张示意图，可以看到大量气体物质围绕黑洞作剧烈旋转运动，大量物质被吸入黑洞，但是也有一些气体团块被巨大的离心力甩出去，就像从黑洞发出的大量“子弹”
新浪科技讯 北京时间（2011年）10月12日消息，包括美国宇航局哈勃空间望远镜在内的一组太空望远镜协同工作，揭示了一个超大质量黑洞周遭环境的惊人细节。观测显示这个巨型黑洞正不断向外抛射气体“子弹”，而由向黑洞下落的物质组成的吸积盘上方则存在着一个由炙热气体组成的巨大光晕。
一个由SRON荷兰太空研究院杰拉·卡斯塔(Jelle Kaastra)博士领导的小组对欧空局XMM-牛顿X射线空间望远镜，INTEGRAL伽马射线望远镜，以及美国宇航局哈勃空间望远镜COS紫外波段观测设备，钱德拉塞卡X射线望远镜以及雨燕伽马射线观测卫星获取的大量数据进行了分析。
研究人员选定的这一黑洞位于马卡良509星系(Mrk 509)核心，距离地球约5亿光年。这是一个巨型黑洞，其质量约相当于3亿倍太阳质量，并且仍在不断增大，因为它正不断吞噬周遭物质。当这些物质下落进入黑洞视界时，剧烈的摩擦产生大量的热量，使吸积盘发出明亮的X射线和伽马射线高能辐射。之所以选中马卡良509星系，是因为它的亮度会出现变化，这暗示其内部的物质流动非常剧烈。
在文中的这张图像拍摄于2007年4月，由哈勃空间望远镜广角行星相机-2号拍摄。但是借助多架工作在不同波段的强大望远镜的数据进行合成，天文学家们首次获得了覆盖从红外到可见光，再到紫外，X射线到伽马射线波段的完整观测数据。
有关这一发现的相关论文已经被整合进7篇系列论文，发表在《天文学和天体物理学》杂志上，接下来数月间研究小组还将陆续发表更多的研究论文阐述这一发现的细节。(晨风)
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科学家首次拍到2万光年外黑洞内彩色喷射流(图)
这张照片显示的是黑洞的喷射流动力十足的自然特征
科学家把该船收集的数据整合到一起，显示出火焰产生的红外光的波动情况
经过16年的研究，天文学家证实这张从近红外线范围拍摄的图片显示的是潜伏在我们的星系中心的一个巨大黑洞
新浪科技讯 北京时间（2011年）9月23日消息，这张令人难以置信的照片是第一次显示深入到银河系里最神秘的一个元素——黑洞的彩色喷射流。
这张显示黑洞最里面的部分——活跃的喷射流的照片表明，黑洞的喷射比我们以前认为的更加动力十足。它显示，尽管没有光可以从黑洞里逃逸出来，但是这个极端密集的物质球里会产生高能火焰。美国宇航局的广域红外线测量探测器(WISE)飞船观测到的这个活跃的黑洞，位于距离地球2万光年的银河系中心。据估计，它的质量至少比太阳高6倍。由于广域红外线测量探测器飞船观测的是红外线，因此它能穿透黑洞狂躁的圆盘，看到它内部的发光喷射流。
物质向黑洞方向坠落，这就如同水沿排水沟流动，形成一个巨大的扁平圆盘，给内部的粒子加速，促使它们释放出能量。对于它的整个工作过程，科学家只有一个非常含糊的概念。研究人员可以确定的是，喷射流从一个直径大约是1.5万英里(2.41万公里)的区域喷涌而出，不过有时它的规模会迅速增加。他们也能精确测量黑洞的磁场，它的磁场强度比地球的磁场强3万倍。(秋凌)
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1.6亿光年外旋涡星系发现超大质量黑洞(图)
这是旋涡星系NGC 3393的光学/X波段合成图像
新浪科技讯 北京时间9月6日消息，科学家们使用美国宇航局钱德拉塞卡X射线空间望远镜首次发现了在一个和我们银河系类似的旋涡星系中存在的一对超大质量黑洞。这一对黑洞距离地球约1.6亿光年，是迄今发现的距离最近的此类天体现象。
这对黑洞位于旋涡星系NGC 3393核心位置，两者相距仅490光年。科学家们相信这是数十亿年前该星系吞并了另一个质量较小星系后留下的遗迹。
哈佛-史密松天体物理中心(CfA)的佩皮·法比亚诺(Pepi Fabbiano)领导了这项研究，他们的论文已经发表在本周出版的在线版《自然》杂志上。他说：“要不是这一星系距离我们如此之近，我们绝无机会观察到这一现象。从宇宙角度来看，这一星系几乎就在我们鼻子底下，这让我们不得不开始怀疑我们是否之前还错过了许多类似的双黑洞现象。”
在先前的X射线和其他波段观测中，天文学家们很早便注意到星系NGC 3393的核心位置存在一个超大质量黑洞。然而此次钱德拉望远镜进行的长时间观测让科学家们有机会识别出这其实是一对双黑洞。两个黑洞成员都处于活跃状态，随着大量气体物质落向它们并迅速发热升温，产生剧烈的X射线辐射。
天文学家们认为，当两个质量大致相等的旋涡星系合并时，它们应当会在核心形成一对超大质量黑洞，同时星系会严重变形，漩涡结构消失，并形成大量的恒星新生区。一个广为人知的例子就是NGC 6240核心区的超大质量黑洞，它距离地球大约3.3亿光年。
然而星系NGC 3393的情况显然与此不同，它是一个规整的旋涡星系，其核心区被大量老年恒星占据，看不到明显的恒星新生区域。这对于一个核心区拥有一对黑洞的星系而言显得不同寻常。事实上，NGC 3393可能是首个被发现的这类案例，即一个较大规模的星系吞并一个小质量星系，并在其核心形成双黑洞的情形。并且，根据现有理论显示，这种质量不对称的吞并行为应当是造成星系核心双黑洞现象的主因。不过要证实这一点非常困难，因为要找到这种案例实在困难重重，核心区域拥有双黑洞的旋涡星系外形看起来和普通的漩涡星系根本看不出任何区别。
同样来自哈佛-史密松天体物理中心的研究参与者王云峰(Junfeng Wang，音译)说：“除了其核心位置的两个黑洞之外，这两个星系的合并没有留下一丝痕迹。考虑到质量不对称的合并现象，在这类情形中大质量的一方在合并发生后毫发无损并不令人感到意外。”
那么，如果这果真是一次质量不对称合并事件的结果，那么这两个黑洞的质量一定存在很大的差异。目前还没有这两个黑洞具体质量的精确测量数据，但是观测已经显示这两个黑洞的质量都超过了100万倍太阳质量。根据推算，这两个黑洞应当将在大约10亿年后合并。
这两个黑洞隐藏在大量气体和尘埃云帷幕后方，难以在光学波段进行观测。但是X射线能级更高，它可以穿透这层云雾。高度灵敏的宇航局钱德拉空间X射线望远镜探测到了清晰的双黑洞信号。
此次有关星系NGC 3393黑洞的发现和之前德州大学奥斯丁分校天文学家茱莉亚·科玛福德(Julia Comerford)同样借助钱德拉望远镜发现的一个疑似双黑洞目标存在一些相似之处。当时科玛福德检测到两个X射线源，这可能是由于这一距离地球约20亿光年星系内部两个黑洞独立发出的辐射，两者相距估计约为6500光年。
论文合著者，任职于哈佛-史密松天体物理中心和意大利国家天体物理研究院的基多·瑞萨里提(Guido Risaliti)说：“碰撞和合并是宇宙中星系和黑洞成长的最重要方式之一，找到存在于旋涡星系核心部位双黑洞的证据是我们了解这种过程的一个重要步骤。”
钱德拉塞卡X射线空间望远镜是一台威力空前的X射线波段观测设备，由史密松天体物理台负责运行和飞行控制，管理工作则由设在亚拉巴马州亨茨维尔的宇航局马歇尔空间飞行中心负责。(晨风)
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哈勃望远镜拍摄美丽“星系青春之泉”(图)
这是哈勃望远镜拍摄的侧向旋涡星系NGC 5775，它存在一个气体晕结构。天文学家们认为这可能和该星系中出现的超新星爆发有关
新浪科技讯 北京时间（2011年）5月27日消息，据美国太空网报道，哈勃空间望远镜最新的一副图像向科学家么展示了真正的星系“青春之泉”，这肯定会让《加勒比海盗》中的船长杰克·斯帕罗(Jack Sparrow) 羡慕到发疯的。
在迪士尼最新的情节设计中，这位传奇的船长将向神秘的“青春之泉”进发。不过，哈勃望远镜所拍摄到的青春之泉可不是什么传说，而是真实存在的。
星系NGC 5775位于室女座星系团中，距离地球约8500万光年。这是一个漩涡星系，侧向面对地球。
这种侧向面对地球的角度位置让研究人员们得以发现一个包裹着这个星系的巨大气体晕，但是这种结构究竟是如何出现的尚不了解。
一部分天文学家的看法认为，由于星系中发生的超新星爆发会将星系盘中的热气体推入周遭的晕中，而爆炸产生的碎屑物质则随着温度降低逐渐回到了星系盘中。这就像是一个星系喷泉。也正是因为这一原因，在本周公布这张图像时，哈勃的研究人员戏称这是“星系青春之泉”。
星系NGC 5775还有另外一个奇特的地方引起天文学家们的注意，那就是它延伸出一条氢气构成的物质桥，将它和临近的另一个星系NGC 5774联系在了一起。
哈勃小组的专家们认为这说明这两个星系正处于合并进程的早期。由于相距尚远，这两个星系之间还没有出现由相互之间强烈的引力作用而导致的，包含恒星和大量星系气体的物质流。
哈勃空间望远镜是一个由美国宇航局和欧洲空间局合作进行的大型空间探测项目。(晨风)
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