美国宇航局广域红外空间望远镜观测到百万个“黑洞”

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美国国家航空航天局(NASA)的广域红外巡天望远镜(WISE)用它的红外光扫描了整个天空两次，在2011年初完成了探测任务。最近，NASA科学家研究了它传回的照片，在探测超大质量黑洞和极端热尘埃星系(DOGs)方面又有了许多新发现。研究结果以3篇论文形式发表在《天体物理学杂志》上。　　就像夜视镜能探测黑暗中的事物，WISE望远镜拍下了数百万张夜空图。照片显示了宇宙中存在上百万个尘埃弥漫的黑洞，其中约1000个处于迄今发现的最明亮星系中。
　　这些新发现能帮助人们进一步理解星系及其中心巨型黑洞是怎样一起发展演变的。比如银河系中心的巨型黑洞人马座A*，质量是太阳的400万倍，已经度过了周期性的摄食狂暴期，这是物质落入黑洞、加热和向周围发出辐射的阶段。更大的中心黑洞，达到太阳质量的10亿倍，甚至会“关闭”星系的“制造恒星”程序。
　　其中一份研究中，研究人员用WISE发现整个天空中约250万个处于活跃期的正在摄食的超大质量黑洞，跨越上百亿光年之遥，其中约三分之二的黑洞以前从未被探测到过，因为有灰尘遮住了它们的可见光。WISE能很容易地看到这些庞然大物，因为它们强大的吸积黑洞加热了灰尘，使其发出红外线。
　　该论文领导作者、NASA黑洞任务原子核分光望远镜阵列(NuSTAR)计划科学家、帕萨迪娜喷气推进实验室的丹尼尔·斯德恩说：“我们好像到达了黑洞角，WISE负责在整个天空寻找它们，而NuSTAR则是从全新视角观察它们的高能X射线，研究它们的周期。”
　　在另外两份WISE论文中，他们还报告发现了迄今最明亮的星系DOGs，这也是任务的主要目标之一。至今他们已识别出1000个候选目标。这些极端星系发出的光比太阳光要亮100万亿倍。由于布满了灰尘，只能发出最长的红外光波长，被WISE捕获。NASA斯皮策太空望远镜进一步跟踪研究发现，这些星系的中心不仅有着超大质量黑洞正在活跃地摄食，还在努力地产出新恒星。
　　“在WISE扫描全天空获得的发现里，这些灰尘密布而且正在形成恒星的星系非常罕见。”明亮尘埃星系论文领导作者、NASA喷气推进实验室WISE计划科学家彼得·埃森哈德说，“它们可能在产生大部分恒星之前就形成了黑洞，这是‘蛋’在‘鸡’前。”
　　通过WISE的观察，再结合来自加州理工大学的亚毫米波观测台的红外波长数据，研究人员发现这些极端星系的热度是其他红外明亮星系的两倍，一个原因是它们的灰尘正在被超大质量黑洞爆发出来的极强能量所加热。亚毫米波观测研究的领导作者、NASA喷气推进实验室的吴京文(音译)说：“我们可能看到了星系演化过程中一种新的、罕见的阶段。”

美国国家航空航天局的广域红外空间望远镜(WISE)

　　据国外媒体报道，隶属于美国国家航空航天局的广域红外空间望远镜(WISE)进行的巡天红外调查发现并确认了数以百万计的类星体候选者。对全天类星体的标记使得科学家们可发现超大质量黑洞和极端星系或者被宇宙尘埃掩盖的星系。参与项研究的机构有美国国家航空航天局喷气推进实验室、加州理工学院、以及加州理工洛杉矶分校。
　　广域红外空间望远镜透过星际尘埃揭示了百万计的黑洞候选天体，其中大约有1000个隐藏于尘埃团背后的黑洞被认为已经在之前被发现与最“明亮”的星系中，这些具有强大能量的星系向外辐射着红外信号，因此被科学家称为"hot DOGs"星系。根据美国国家航空航天局华盛顿总部广域红外空间望远镜项目的科学家哈仕玛·哈桑(Hashima Hasan)介绍：“广域红外空间望远镜可以发现各种各样隐藏的天体，比如隐藏在尘埃云背后的星系或者类星体。”

位于银心方向的人马座A(Sgr A)黑洞

　　在2011年初，广域红外空间望远镜完成了两次红外巡天，如同用夜视仪窥视黑暗，该红外望远镜已经拍摄到数百万张巡天图像，所有的观测数据都会公布，允许天文学家对这些图像进行研究，发现新的天体。新的观测结果正在帮助天文学家更好地理解星系以及其中央黑洞是如何演化的。比如我们银河系中心的巨型黑洞，即人马座A*(Sgr A*)黑洞，位于银心方向，科学家认为该黑洞质量达到了400万倍太阳质量，并吞噬着周围宇宙物质，以及增加吸积区域的温度，然而更大质量的黑洞，如数亿倍太阳质量的黑洞甚至能中止星系中恒星的形成。

广域红外空间望远镜绘制的巡天图像

　　广域红外空间望远镜绘制的红外波段巡天图像，前景为美国国家航空航天局广域红外空间望远镜(WISE)。在一项研究中，天文学家使用广域红外空间望远镜对巡天结果中的250万个活跃的正处于吞噬过程中的超大质量黑洞进行了识别确定，距离超过了100亿光年。
　　其中大约有三分之二的探测目标无法直接观测到，因为它们隐藏在宇宙尘埃背后，以至于可见光波段无法发现其踪迹。但是广域红外空间望远镜却很容易看到这些“宇宙怪物”的身影，因为后者具有强大的能量，并向外辐射红外特征，工作于红外波段的空间望远镜可以透过宇宙尘埃看到它们。

美国宇航局核频谱望远镜阵列轨道运行想象图

　　根据位于加州帕萨迪纳市的美国国家航空航天局喷气推进实验室科学家、本项研究论文的第一作者以及核频谱望远镜阵列(NuSTAR)的项目的科学家丹尼尔·斯特恩(Daniel Stern)介绍：“我们通过广域红外空间望远镜强大的探测能力将黑洞现身，而核频谱望远镜阵列将为我们提供全新的高能X射线行为图像。”核频谱望远镜阵列是美国国家航空航天局另一个黑洞研究项目。
　　在另外两篇由关于红外空间望远镜观测研究论文中，研究人员报告中提到了在已知“明亮”星系中的一些发现，这同时也是该任务的主要观测目标之一，截至目前，科学家们已经确认了1000个候选者。

美国宇航局星系演化探测器拍摄的黑洞撕裂恒星时突然变亮的情景

　　这些极端的宇宙天体比我们的太阳要明亮超过100万亿倍，由于它们大部分隐藏在宇宙尘埃背后，因此通过广域红外空间望远镜可以捕捉到这些天体发出了最长红外波段光线。隶属于美国国家航空航天局的斯皮策空间望远镜也加入到这次对黑洞的红外巡天研究中，为科学家提供了更加详细的巡天黑洞分布。

广域红外空间望远镜巡天确定了数百万计类星体位置

　　由于星系中一般分布着大量的宇宙尘埃，在广域红外空间望远镜可以扫描整个天空，根据本项研究的第一作者、喷气推进实验室的任务科学家彼得·艾森哈特(Peter Eisenhardt)介绍：“该论文是首次对明亮的、充满宇宙尘埃的星系进行研究，也发现了黑洞形成的证据。”在广域红外空间望远镜巡天过程中，科学家发现有超过100个观测对象位于100亿光年远的宇宙空间中，因此这些天体交由位于夏威夷莫纳克亚山的凯克望远镜、位于智利的双子座南站天文台、圣迭戈分校分校附近的帕洛马山天文台以及亚利桑那州图森附近的多镜面望远镜进行观测并确认。

位于夏威夷莫纳克亚山的凯克望远镜

　　广域红外空间望远镜的观测数据与来自夏威夷莫纳克亚山的加州理工亚毫米波射电望远镜阵整合，揭示了位于遥远宇宙极端星系的红外特征比其他星系高出两倍以上，对此科学家认为这些星系周围的宇宙尘埃或者物质被活跃的黑洞所辐射，产生了较强的红外特征值。喷气推进实验室研究人员、亚毫米波射电观测研究论文的第一作者吴静雯(Jingwen Wu)认为我们可能会看到一个新的、罕见的关于星系演化的阶段。所有三篇论文都发表在《天体物理学》期刊上。