沉睡的超大型黑洞 或由神秘暗物质激活

伤我心太深

位于半人马座A中的超大质量黑洞（网络图片）据国外媒体报道，近日，天文学家研究了欧洲南方天文台甚大望远镜和欧洲空间局牛顿-XMM空间天文台的数据后，发现了一个令人惊奇的结果：宇宙空间中大部分星系的中央超大质量黑洞在过去的110亿年里并不会因星系间的碰撞而被激活，也就是说，星系间的合并对中央超大质量黑洞的“活性”并没有太大的关联，而此前我们则认为这两者是密切联系的。相关的结果已经发表在《天体物理学杂志》上。
对于宇宙中大多数的星系（注意不是全部），巨大星系的中央都潜伏着一个超大质量的黑洞，这个黑洞的质量一般都能达到太阳质量的数百万倍，有些则能达到数十亿倍。而在一些星系中，包括我们银河系在内，中央超大质量黑洞却显得非常地安静。但是，天文学家发现在早期宇宙中的一些星系，也就是距离我们非常遥远的宇宙空间，其中央超大质量黑洞就像个可怕的“宇宙怪物”，不断地吞噬着恒星等星系物质，而这些物质落入黑洞的时候发出强烈的辐射。
然而，这里就出现了一个未解之谜：这些星际物质看上去像是落入了沉睡中的超大质量黑洞中，并使其迸发出强烈的辐射，从这些表征上看就像一个活动星系核。而这些星系物质是否在激活黑洞的进程中扮演了重要角色呢。截至目前，许多天文学家认为，当两个星系进行相互碰撞、合并，或者相互靠近，利用强大的引力摄取对方的星系物质变成自己的“燃料”提供给星系中央的超大质量黑洞时，黑洞由于摄取了这些物质，变得活跃起来，就像一头沉睡的宇宙怪物，吞噬了大量的物质后被激活了。但是，最新的研究显示，这个理论对于大多数活跃的星系不适用。
来自德国加兴（Garching）的马克思普朗克电浆物理研究所宇宙学家Viola Allevato与一个来自COSMOS巡天计划的国际天文学家小组合作，调查了超过600个活跃的星系。这些星系并不是随机挑选的，而是位于COSMOS深场天区中，其位于六分仪座，在赤道附近覆盖了2平方度的天区，包含了10万以上的遥远的星系。正如预期的那样，天文学家发现在所观测的星系内，具有极其明亮的星系核的星系非常稀少，大部分的活跃星系在过去的110亿年内都只具有普通的亮度。但是这儿有个惊喜的发现是：最新的数据也显示大多数的星系还是非常普通的，只有极少数亮度出现异常，再往时间箭头的后方看，同样没有发现由于星系间的合并，以致某个星系显得特别明亮。
本次研究的对象星系中活动星系核的探测过程通过欧洲空间局的牛顿-XMMk空间天文台完成，主要探测黑洞周围发射出的强烈X射线。随后的观测主要是通过欧洲南方天文台的甚大望远镜，其能测量所观测星系距离地球到底有多远。通过对两种观测手段得到数据的整合，天文学家就绘制出一张相关宇宙空间的三维地图，并显示出活跃星系存在的位置。
据该研究小组的成员兼论文的作者Marcella Brusa研究员介绍：这项研究发了大概将近五年的时间，通过这个研究，我们已经能提供目前世界上最全、最大活跃星系在X射线巡天下的分布图，当然其中星系的数据都是目前已经掌握的。
天文学家也可以通过这个三维图像找出目前已知的活跃星系的分布情况，以及如何分布的，并完成对相关理论的补充和预言。也可以观察这些星系的分布情况是如何随着宇宙的年龄的增长而发生改变的，也就是说，可以大致的了解到从110亿年前到现在宇宙中活跃星系的分布情况以及演化规律。
除此之外，研究小组还发现活动星系核基本上都是在超大质量的星系中被发现，而这些星系中存在着巨大的暗物质。对于这个惊人的发现，目前现有的理论预测结果与这个发现并不一致。如果大多数活跃的星系核是由星系间的碰撞、合并所激活的话，根据理论上的预测，其应该在中等质量的星系（大约是太阳质量的1万亿倍）中就能被发现。同时，研究小组还发现，大多数活跃的星系核所在星系的质量比理论预测值要高出将近20倍。
这个新的研究结果为天文学家提供了一个全新的关于超大质量黑洞如何开始“苏醒进食”的认识，而且在星系还发现了大量的暗物质，这说明黑洞的激活、吞噬行为并不是由星系的合并所主导，而是由星系本身某种机制在调控，或者说随机的事件所引发，比如星系盘的不稳定、星爆事件等。而且，大量的暗物质存在更是为黑洞的激活理论笼罩了神秘的面纱。
然而，也有天文学家指出：从110亿年前到现在，可能也有小部分的星系在碰撞、合并的过程中，对中央超大质量黑洞的激活进程造成较大影响，这是因为特别是在早期宇宙中，星系之间的碰撞是较为常见的现象，比起目前的宇宙状况而言还是非常混乱的，所以这个结果不仅是一个非常有影响力的结论，也是一个有待继续完善结论。