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27亿光年外,发现质量327亿倍太阳的黑洞,它是怎么测出来的?

   日期:2023-04-08 10:30:30     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:176    
核心提示:所以长期以来,天文学家一直无法精确地计算这个黑洞的质量,只知道它确实是一个宇宙怪兽。最近,英国天文学家利用引力透镜效应,终于精确计算了它的“体重”。BCG附近空间的运行轨迹进行了数十万次的模拟,通过不断调整黑洞的质量,以求达到天文学家在实际观测中的效果。不仅如此,有了这个新的研究方法,未来天文学家也可以依样画葫芦,对其他遥远的超大质量黑洞进行分析,测量它们的质量,这也是研究人员最为兴奋的方面。

发现了宇宙中最大的黑洞之一! 这个宇宙永远不会忘记震撼人类。 恐怖黑洞的出现告诉人类,这个宇宙还有很多未知等待探索。

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在距离我们大约27亿光年的地方,有一个巨大的星系团,叫做Abell 1201,里面包含了很多星系。 最亮的星系,被称为最亮星团星系(BCG),也被称为中心星系,被命名为Abell 1021 BCG。 它是一个巨大的弥散椭圆星系,其中心隐藏着一个超大质量黑洞。

尽管这个黑洞体积庞大,但要“称量”它并不容易。 黑洞之所以“黑”,是因为它连光都能吞噬,人类难以察觉。 然而,黑洞在吞噬物质的同时,也形成了吸积盘,并产生了非常明亮的辐射,天文学家可以观测到。 如果没有与周围空间或物质的相互作用,连黑洞都很难探测到,更不用说测量了。

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但是Abell 1021 BCG的黑洞属于那种比较安静的黑洞,给天文学家的研究带来了困难。 所以一直以来,天文学家都无法准确计算出这个黑洞的质量,只知道它确实是一个宇宙怪兽。 近日,英国天文学家利用引力透镜终于准确计算出它的“重量”。

引力透镜效应大家都很熟悉,它是一种源自爱因斯坦广义相对论的物理现象。 我们都知道光在空间中以直线传播。 但如果空间本身是弯曲的,光的路径也会被逆转。

大质量物体可以通过自身引力扭曲空间,使它们背后的光线发生偏转。 因为这种偏转有点像凸透镜的规律,也能把后方天体的影像放大,所以这种现象叫做引力透镜效应。

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一般来说,只有一个恒星质量或更小的物体对光的偏转被称为微引力透镜效应。 星系甚至星系团产生的引力透镜效应可用于许多宇宙学研究,包括测量遥远黑洞的质量。

星系 Abell 1021 BCG 具有这种能力。 2003年,天文学家首次对其进行观测时,发现其旁边有一个形状类似眉毛的光点。 这就是引力透镜效应的表现。 就像这样。 2017 年,天文学家再次在这里发现了引力透镜效应,这次是一个更暗但更靠近星系中心的点。

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能够产生如此强大的引力透镜效应天文学家发现黑洞,离不开Abell 1021 BCG巨大的质量,而超大质量黑洞对这个质量的来源功不可没。 黑洞质量越大,引力透镜效应越强,反之亦然。 因此,通过背景天体的扭曲程度,天文学家就有办法推断出这个超大质量黑洞的质量。

杜伦大学的物理学家 James Nightingale 和他的同事收集了更多关于这个星系的数据,并设计了分析它的工具。 他们模拟了数十万次光在宇宙和阿贝尔1021 BCG附近空间的运行轨迹,并不断调整黑洞的质量,以达到天文学家在实际观测中的效果。

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研究人员利用最新的数据拟合方法得出结论,Abell 1021 BCG 的黑洞质量是太阳的 327 亿倍! 也就是说,当这个黑洞的质量达到太阳的327亿倍时,就会出现我们看到的现象。

要知道,这比之前天文学家估计的数值大了将近 70 亿倍。 一般来说,质量超过太阳100万倍的黑洞称为超大质量黑洞,质量超过太阳100亿倍的黑洞可称为超大质量黑洞。 ).

不仅如此,按照目前的理论,黑洞不可能被无限吞噬,而是会有一个质量上限,大约是太阳的500亿倍。 也就是说,Abell 1021 BCG的黑洞已经接近这个理论极限。

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按照这个质量来计算,它的视界直径可以达到惊人的1290天文单位天文学家发现黑洞,也就是将近1900亿千米! 要知道,冥王星和太阳之间的距离最多只有73亿公里。 也就是说,如果这个黑洞放在太阳系中,别说八大行星全部,就是冥王星所在的柯伊伯带也会被它彻底吞噬。

然而,Abell 1021 BCG 的黑洞并不是质量最大的黑洞。 迄今为止,人类发现的最大黑洞是凤凰A,其质量是太阳的1000亿倍! 然而,就像 Abell 1021 BCG 的黑洞一样,Phoenix A 的质量也存在争议。 毕竟它的质量超过了黑洞理论上的质量上限。 或许未来通过新的手段观察后,会得到不同的数据。

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即便只有凤凰A的1/3左右,Abell 1021 BCG的黑洞仍然可以挤进人类已知黑洞质量前十名。

不仅如此,借助这种新的研究方法,未来天文学家还可以效仿,分析其他遥远的超大质量黑洞并测量它们的质量,这是研究人员最为兴奋的事情。

不过,这里也存在一定的问题,那就是阿贝尔1021的星系团比较特殊,与其他星系团并不完全相同。 因此,这种方法能否应用于其他星系团的引力透镜效应,目前还不清楚。 确认的。

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不过夜莺对此很有信心。 他认为,这将是未来人类测量遥远不活跃黑洞质量的重要工具,也可能为解开超大质量黑洞形成之谜提供新的线索。

 
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