360 億個太陽大小的黑洞可能位于宇宙馬蹄鐵的中心

2007 年，天文學家發(fā)現(xiàn)了宇宙馬蹄形星系，這是一個由大約 55 億光年外的星系組成的引力透鏡系統(tǒng)。

前景星系的質(zhì)量放大并扭曲了遙遠背景星系的圖像，該星系的光在到達我們之前已經(jīng)傳播了數(shù)十億年。前景星系和背景星系完美對齊，以至于它們創(chuàng)造了一個Einstein Ring.

對宇宙馬蹄鐵顯示 Ultra-Massive 的存在黑洞（UMBH） 在前景星系中，具有驚人的 360 億個太陽質(zhì)量。

UMBH 沒有嚴格的定義，但該術語通常用于描述質(zhì)量超過 50 億個太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞 （SMBH）。

SMBH 并不是傳統(tǒng)意義上的“發(fā)現(xiàn)”的。相反，隨著時間的推移，他們的存在變得清晰起來。此外，隨著時間的推移，越來越多的大質(zhì)量被測量到。人們越來越需要為最大質(zhì)量的黑洞命名，這就是“超大質(zhì)量黑洞”一詞的由來。

在宇宙馬蹄鐵中發(fā)現(xiàn)的巨大質(zhì)量黑洞在新的研究中進行了介紹。它的標題是”揭開宇宙馬蹄形引力透鏡中心的 360 億太陽質(zhì)量黑洞的面紗“，主要作者是來自巴西南里奧格蘭德聯(lián)邦大學 Instituto de Física 的 Carlos Melo-Carneiro。該論文可在 arxiv.org 上獲得。

19 世紀末/20 世紀初發(fā)生了一場物理學革命，相對論取代了牛頓物理學，并將我們對宇宙的理解推向了一個新的水平。很明顯，空間和時間是交織在一起的，而不是分開的，大質(zhì)量物體可以扭曲時空。

即使是光也不能幸免，愛因斯坦給出了黑洞——這可以追溯到約翰·米歇爾 （John Michell） 的“暗星”——一個連貫的數(shù)學基礎。1936 年，愛因斯坦預測的引力透鏡，盡管他沒有活得足夠長，無法享受我們今天享受的視覺證明。

現(xiàn)在，我們知道了數(shù)千個引力透鏡，它們已成為天文學家自然而然的工具之一。它們之所以存在，是因為它們巨大的黑洞。

宇宙馬蹄形星系中的透鏡前景星系被命名為 LRG 3-757。這是一種特殊類型的稀有星系，稱為發(fā)光的紅色星系（LRG），它們在紅外范圍內(nèi)非常亮。

LRG 3-757 的質(zhì)量也非常大，大約是銀河系的 100 倍，是有史以來觀測到的最大質(zhì)量星系之一。現(xiàn)在我們知道，有史以來探測到的最大質(zhì)量黑洞之一占據(jù)了這個巨大星系的中心。

作者在他們的論文中寫道：“超大質(zhì)量黑洞 （SMBH） 位于每個大質(zhì)量星系的中心，它們的質(zhì)量通過宇宙時間的共同演化與宿主星系緊密相連。

天文學家沒有在大質(zhì)量星系的中心找到恒星質(zhì)量的黑洞，也沒有在矮星系的中心找到 SMBH。SMBH 與其宿主星系之間存在著既定的聯(lián)系，尤其是像 LRG 3-757 這樣的大質(zhì)量橢圓星系。這項研究加強了這種聯(lián)系。

該研究的重點是所謂的 MBH-sigmae 關系。它是 SMBH 的質(zhì)量與恒星的速度色散之間的關系。銀河凸起.速度色散 （sigmae） 是衡量恒星速度以及它們圍繞平均速度變化程度的指標。速度色散越高，恒星移動得越快、越隨機。

當天文學家檢查星系時，他們發(fā)現(xiàn) SMBH 的質(zhì)量越大，速度色散就越大。這種關系表明星系的演化與 SMBH 的增長之間存在著深刻的聯(lián)系。

SMBH 的質(zhì)量與其星系的速度色散之間的相關性非常緊密，以至于天文學家可以通過測量速度色散來很好地估計 SMBH 的質(zhì)量。

然而，宇宙馬蹄鐵中的 UMBH 比 MBH-sigmae 關系所暗示的要大。

作者寫道：“預計宇宙中質(zhì)量最大的星系，例如最亮的星系團 （BCG），承載著質(zhì)量最大的 SMBH。天文學家在這些星系中發(fā)現(xiàn)了許多 UMBH，包括 LRG 3-757。

“盡管如此，這些 UMBH 的重要性在于它們中的許多都偏離了標準的線性 MBH-sigmae 關系，”研究人員解釋說。

LRG 3-757 顯著偏離相關性。

作者寫道：“我們的研究結果將宇宙馬蹄形 ~1.5 σ 置于 MBH-sigmae 關系之上，支持了在 BGC 和其他大質(zhì)量星系中觀察到的新興趨勢。

“這表明在最高質(zhì)量處存在更陡峭的 MBH-sigmae 關系，這可能是由 SMBH 及其宿主星系的不同協(xié)同演化驅(qū)動的?！?/p>

在大質(zhì)量星系中，MBH-sigmae 關系解耦的背后是什么？一些恒星可能在過去的合并中已經(jīng)從星系中移走，從而影響了速度色散。

LRG 3-757 可能是Fossil 組，根據(jù)作者的說法?！榜R蹄鐵的鏡頭是獨一無二的，因為它位于z= 0.44，并且沒有同等質(zhì)量的伴星系——它很可能是一個化石群，“他們寫道。

化石群是大型星系群，其中心有非常大的星系，通常是 LRG?；汉?LRG 代表了活動減慢的星系進化的后期階段。在 LRG 中形成的恒星很少，因此它們是“紅色和死亡的”。星系之間也幾乎沒有相互作用。

作者寫道：“化石群作為早期星系合并的殘余物，與局部星系相比可能遵循不同的進化路徑，這可能解釋了 BH 質(zhì)量高的原因。

LRG 3-757 可能經(jīng)歷了所謂的“沖刷”。當兩個超大質(zhì)量星系合并時，可能會發(fā)生沖刷，并影響星系中心恒星的速度色散。

作者解釋說：“在這個過程中，雙星 SMBH 動態(tài)地將恒星從合并星系的中心區(qū)域排出，有效地減少了恒星的速度色散，同時保持 SMBH 質(zhì)量基本不變。

另一種可能性是黑洞/AGN 反饋。當黑洞積極進食時，它們被稱為活躍的銀河系核.來自 AGN 的強大噴流和流出可以淬滅恒星的形成，并可能改變星系的中心結構。這可能會使 SMBH 的增長與速度色散解耦。

作者寫道：“第三種情況假設這種 UMBH 可能是極其明亮的類星體的殘余物，類星體在早期宇宙中經(jīng)歷了快速的 SMBH 吸積事件。

研究人員表示，需要更多的觀測和更好的模型“來解釋 M_黑sigmae 關系的上端。

由于 Euclid 任務，更多的觀測正在進行中。

“預計 Euclid 任務將在未來五年內(nèi)發(fā)現(xiàn)數(shù)十萬個晶狀體，”作者在結論中寫道。超大望遠鏡 （ELT） 也將通過允許對速度色散進行更詳細的動力學研究來做出貢獻。

“這個新的發(fā)現(xiàn)時代有望加深我們對星系演化以及重子和 DM 成分之間相互作用的理解，”作者總結道。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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