钱德拉的最新形象揭示了黑洞宝藏

点击次数:2   更新时间:2018-05-15   【关闭

这张图片包含了有史以来最高的黑洞浓度,相当于满月的5000倍。以超过700万秒的钱德拉观测时间制作,这张图片是Chandra Deep Field-South(CDF-S)的一部分,是迄今获得的最深的X射线图像。凭借对X射线早期宇宙的前所未有的审视,CDF-S为天文学家提供了在宇宙大爆炸发生后数十亿年内黑洞发展的最佳状态。在Chandra图像中,Chandra检测到的低,中和高能X射线分别显示为红色,绿色和蓝色。 (点击查看完整图片)

em来自美国宇航局钱德拉X射线天文台的一幅无与伦比的图像,为天文学家提供了在大爆炸发生后不久,数十亿年后黑洞发展的最佳状态。 / em

这是迄今为止获得的最深的X射线图像,与美国宇航局的钱德拉X射线天文台观测时间超过700万秒。正如我们最新的新闻稿中所描述的,这些数据为天文学家提供了在大爆炸发生后数十亿年内发生的黑洞发展的最佳状态。

图像来自Chandra Deep Field-South或CDF-S。完整的CDF-S场覆盖了天空中的近似圆形区域,其面积约为满月的三分之二。然而,这里没有显示图像的外部区域,其中对X射线发射的敏感性较低。此图像中的颜色代表Chandra检测到的不同级别的X射线能量。在这里,最低能量的X射线是红色的,中等的是绿色的,而钱德拉观察到的最高能量的X射线是蓝色的。

这幅图像的中心区域包含有史以来最大的超大质量黑洞集中区域,约相当于5000个物体,可以放入满月的区域,在整个天空中约有10亿个物体。

研究人员将CDF-S数据与来自宇宙大会近红外深外星遗传调查(CANDELS)和大观测站起源深度调查(GOODS)的数据结合起来,这两项数据均包括来自美国宇航局哈勃太空望远镜的用于研究星系和黑洞的数据在大爆炸之后的一亿至二十亿年间。

在研究的一部分中,研究小组观察了哈勃图像中发现的距离地球11.9至129亿光年的星系X射线辐射。这些遥远星系中约有50个被Chandra单独检测到。然后,研究小组使用了一种称为X射线堆叠的技术来调查2076个遥远星系的X射线辐射,这些星系没有被单独检测到。他们将这些星系位置附近的所有X射线计数加起来,从而获得更高的灵敏度。通过堆叠,团队可以实现相当于大约80亿秒的等效曝光时间,相当于大约260年。

利用这些数据,研究小组发现了早期宇宙中的黑洞主要以爆发形式增长的证据,而不是物质的缓慢积累。团队也可能会发现有关形成超大质量黑洞的种子类型的提示。如果超大质量黑洞诞生为重量约为太阳质量100倍的“轻质”种子,那么宇宙早期达到太阳约10亿倍所需的增长率可能如此之高,以至于它挑战目前的这种增长模式。如果超大质量黑洞诞生的质量更大,所要求的增长率并不高。 CDF-S中的数据表明超大质量黑洞的种子可能“重”,质量大约是太阳的10,000至100,000倍。

像CDF-S中的那些深X射线数据为理解第一超大质量黑洞的物理特性提供了有用的见解。在天文学家称之为“光度函数”的形状中,发光和微弱物体的相对数量取决于黑洞生长中涉及的几个物理量的混合,包括黑洞种子的质量和速率他们正在拉动材料。 CDF-S数据显示可用于推断这些物理量的可能组合的相当“平坦”的亮度函数(即,相对大量的明亮物体)。然而,确切的结果只能来自进一步的观察。

关于宇宙初期黑洞生长的论文由宾夕法尼亚州立大学宾夕法尼亚州立大学的法比奥维托率领,并于2016年8月10日出版的皇家天文学会月刊中发表。它可以在线获得[https://arxiv.org/abs/1608.02614]。这份调查报告由宾州州立大学的罗宾领导,最近在“天体物理学杂志”增补丛书中被接受发表。它也可以在线获得[https://arxiv.org/abs/1611.03501]

来源:钱德拉X射线天文台