一些超大質量黑洞可能並沒有那麼“超大”

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黑洞是宇宙中最巨大的緻密天體——超大質量黑洞的質量是太陽的數百萬甚至數十億倍。但一項新的研究可能會讓這些宇宙巨獸的地位降低一兩個等級。

根據2月17日出版的《自然》雜誌上的一項分析,遙遠、明亮星系核心(被稱為活動星系核 (AGN))的超大質量黑洞的質量被高估了至少兩倍。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)


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活動星系從其核心發出明亮的輻射,在那裡氣體被壓縮成圍繞黑洞旋轉的吸積盤時會升溫。輻射區域太小,無法在星系際距離上用望遠鏡分辨出來,因此研究人員轉向光譜學——將來自 AGN 的輻射分解成其組成波長——以瞭解 AGN 黑洞附近發生的情況。

單個原子的光譜訊號——例如,氫原子被電離時發出的光——不會在特定波長處顯示為離散的窄峰。相反,多普勒頻移將它們擴充套件成圍繞該波長的寬線。當物質以每秒數千公里的速度在圓盤周圍旋轉時,就會產生多普勒效應。(這種效應類似於站在高速公路的一端——當賽車的引擎不斷靠近然後遠離你的有利位置時,音調會升高和降低。)德國哥廷根天體物理研究所的 Wolfram Kollatschny 和 Matthias Zetzl 使用來自 37 個 AGN 的這些塗抹光譜線來確定有多少展寬是由於圓盤圍繞黑洞旋轉造成的,有多少是由於湍流和其他現象造成的。

Kollatschny 和 Zetzl 的分析發現,旋轉是光譜線展寬的主要驅動因素,這使他們能夠使用測量的氫線寬度來推斷旋轉氣體的速度,從而推斷圓盤中心物體的質量。他們的方法表明,其他光譜方法估計的遙遠 AGN 黑洞的質量高估了 2 到 10 倍。

這還不足以讓超大質量黑洞失去其作為宇宙重量級冠軍的頭銜,但它可能仍然會影響對黑洞形成和增長以及為它們提供能量的星系的研究。

藝術家構想的氣體圍繞黑洞旋轉:NASA/Dana Berry, SkyWorks Digital

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