2017年11月19日
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最深的X射线图像揭示了宇宙中的黑洞宝藏

最近,一幅空前的X图像给了天文学家们研究宇宙中超大质量黑洞的绝好机会。这次有史以来最深(曝光时间最长)的X射线天文观测,耗用了美国航空航天局(NASA)Chandra X射线太空望远镜总共约七百万秒或者81天的曝光时间。这一观测被称为Chandra南天区深场巡天。巡天区域面积仅为满月的百分之六十,但天文学家们从这次最深的X射线巡天观测中发现了前所未有的高密度的超大质量黑洞:在满月大小的区域中能达到5000个,而在全天预计能有10亿个这样的黑洞。

从该图像中发现的约百分之七十的X射线源是活跃增长中的超大质量黑洞,质量范围在10万到100亿倍太阳质量之间。这些宇宙中的“巨兽”贪婪地吞噬星系中的气体,气体在落向黑洞视界的过程中会被加热,从而产生明亮的X射线辐射。观测到的部分超大质量黑洞的X射线辐射来自极遥远的早期宇宙,距离地球约125亿光年。通过这些X射线深场数据,并结合其他太空望远镜比如哈勃的深场巡天数据,天文学家们将对这个大样本黑洞的数十亿年的宇宙学增长做系统性研究。

南京大学天文与空间科学学院的罗斌教授领导了对该X射线深场巡天数据的处理与分析,成果发表在最近一期的《天体物理学增刊》上。南京大学天文与空间科学学院的顾秋生教授也是该项目组成员。该成果得到了天文学界的广泛关注,包括NASA Chandra X射线卫星中心詹姆斯·韦伯太空望远镜等单位对该成果进行了新闻发布,Chandra南天区深场巡天首席科学家美国宾州州立大学的Niel Brandt教授在第229届美国天文学年会的新闻发布会上也做了通报。

Chandra南天区深场巡天 的X射线图像。图像的颜色代表了Chandra的X射线能量:低能为红色、中等能量为绿色、高能为蓝色。图像中的亮点大多数为活跃增长中的超大质量黑洞(质量范围约10万到100亿倍太阳质量之间)。整个巡天区域面积仅为满月的百分之六十,但天文学家们从这次最深的X射线巡天观测中发现了前所未有的高密度的超大质量黑洞:在满月大小的区域中能达到5000个,而在全天预计能有10亿个这样的黑洞。

(天文与空间科学学院 科学技术处)