宇宙燈光秀!NASA用哈勃望遠鏡觀測到了橫掃星系的類星體「海嘯」

2020-12-05 zhoupeng198315

一組天文學家利用美國國家航空航天局(NASA)的哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)的獨特功能,發現了宇宙中有史以來最強勁的能量外流。

它們從類星體發出,像海嘯一樣橫掃星際空間,對類星體所在的星系造成嚴重破壞。

類星體是非常遙遠的天體,釋放出異常巨大的能量。類星體包含超大質量的黑洞,這些黑洞的燃料來自於墜入黑洞的物質,這些物質的亮度是由幾千億顆恆星組成的主星系的1000倍。

當黑洞吞噬物質時,熱氣體包圍它並發出強烈的輻射,形成了類星體。

來自黑洞附近的熾熱輻射壓力推動風把物質從星系中心吹走。這些外流加速到驚人的速度,是光速的幾個百分點。

「沒有其他現象攜帶更多的機械能。在1000萬年的生命周期中,這些外流產生的能量是伽馬射線爆發的100萬倍。」維吉尼亞州布萊克斯堡市維吉尼亞理工大學的首席研究員Nahum Arav解釋道。

「風每年都在推動數百個太陽質量的物質。這些外流攜帶的機械能高達整個銀河系光度的數百倍。」

類星體風掃過星系的圓盤。原本會形成新恆星的物質被猛烈地從星系中掃出,導致恆星的誕生停止。

輻射將氣體和塵埃推到遠比科學家先前認為的更遠的地方,形成了整個星系範圍的事件。

當宇宙海嘯猛烈撞擊星際物質時,激波前沿的溫度會飆升到數十億度,物質在那裡主要以X射線發光,但也會廣泛地在光譜中發光。任何目睹這一事件的人都會看到燦爛的天空。

Arav說:「你首先會發現X射線和伽瑪射線的大量輻射,然後它會滲透到可見光和紅外光中。」

「你會看到一個巨大的像燈光秀一樣的聖誕樹遍布整個銀河系。」

星系演化的數值模擬表明,這種外流現象可以解釋一些重要的宇宙學難題,例如,為什麼天文學家在宇宙中觀察到的大星系如此之少,以及為什麼星系的質量與其中心黑洞的質量之間存在關係。

這項研究表明,如此強大的類星體外流應該在早期宇宙中普遍存在。

「理論家和觀測者幾十年來都知道,在大質量星系中,有一些物理過程阻止了恆星的形成,但這個過程的本質一直是個謎。

紐約哥倫比亞大學和新澤西州普林斯頓大學的著名宇宙學家Jeremiah P. Ostriker解釋說:「將觀測到的外流放到我們的模擬中解決了星系演化中的這些突出問題。」

天文學家研究了13個類星體的外流,他們通過觀察這些發光的氣體發出的光譜「指紋」,可以計算出類星體風加速氣體的驚人速度。

哈勃的紫外線數據顯示,這些光吸收特徵是由沿著光的路徑的物質產生的,由於氣體在空間中的快速運動,它們在光譜中發生了位移。這是由於都卜勒效應。

除了測量迄今為止觀測到的能量最大的類星體外,研究小組還發現了另一個比其他任何同類都要快的外流。

在三年的時間裡,它從4300萬英裡每小時增加到大約4600萬英裡每小時。科學家們認為,隨著時間的推移,其加速度將繼續增加。

「哈勃的紫外線觀測使我們能夠跟蹤類星體的整個能量輸出範圍,從較冷的氣體到更大質量的風中極熱的、高度電離的氣體,」馬裡蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的研究小組成員Gerard Kriss補充說。

「這些以前只能通過更困難的X射線觀測才能看到。如此強大的外流可能會讓我們對中央超大質量黑洞的形成和整個主星系的發展之間的聯繫有新的認識。」

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