天文宇宙：關(guān)于NGC 1600超大質(zhì)量黑洞的詳細(xì)研究


錢德勒天文臺拍攝的NGC 1600圖像（平滑軟帶（0.5-1.2 keV））。圖片來源：James Runge與Stephen A. Walker，2021
來自亨茨維爾的亞拉巴馬大學(xué)（the University of Alabama in Huntsville）的天文學(xué)家們利用NASA的錢德勒X射線天文臺，調(diào)查了NGC 1600星系的中心區(qū)域，著重研究該星系的超大質(zhì)量黑洞（UMBH）。該研究成果于2月11日發(fā)表于arXiv預(yù)印本服務(wù)器上，揭示了更多超大質(zhì)量黑洞的特性。


橢圓星系NGC 1600。圖片來源：NASA/ESA 哈勃望遠(yuǎn)鏡
NGC 1600是波江座的一個橢圓星系，距離地球約150000光年。它屬于僅由幾個星系組成的相對較小的星系群，但即便如此，它的質(zhì)量也為太陽質(zhì)量的1萬億倍，NGC 1600有著質(zhì)量極大的黑洞——據(jù)估計該黑洞質(zhì)量達(dá)到170億個太陽。


波江座。圖片來源：AlltheSky.com
NGC 1600中超大質(zhì)量黑洞的性質(zhì)，尤其是它龐大的質(zhì)量和相對較近的距離，使它成為絕佳目標(biāo)，能夠在邦迪半徑內(nèi)獲取空間分辨溫度和密度分布（邦迪半徑是星系附近區(qū)域的一個計算半徑，在該半徑范圍內(nèi)，星系周圍的介質(zhì)可能被吸引、吸積）。因此，亞拉巴馬大學(xué)的James Runge和Stephen A. Walker決定用錢德勒天文臺來進(jìn)行該研究。
研究者們在論文中表示：“結(jié)合錢德勒天文臺對NGC 1600的新的深度觀察結(jié)果與檔案中的歷史數(shù)據(jù)，我們已經(jīng)確定了邦迪吸積半徑內(nèi)、以超大質(zhì)量黑洞為中心、~0.16 kpc（1 kpc 為3.08567758 × 1019 m）為半徑的區(qū)域內(nèi)溫度和密度的分布?！?br> 該研究分析了邦迪吸積半徑（據(jù)估計約在1240至1769光年之間）內(nèi)的熱氣特性。研究者們探測了9870光年內(nèi)兩個統(tǒng)計意義非常重大的溫度分量，發(fā)現(xiàn)在邦迪半徑內(nèi)溫度沿半徑增大的方向平緩增長。
這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因為在經(jīng)典邦迪吸積原理中，期望的溫度是向中心方向增長的，而現(xiàn)在的結(jié)果卻與期望增長規(guī)律相反，這意味著氣體的動力學(xué)并不由黑洞決定。不過，天文學(xué)家們指出，溫度增長的規(guī)模可能比可以研究的范圍更小。
經(jīng)計算，邦迪半徑處的質(zhì)量吸積速率約為每年0.1-0.2個太陽質(zhì)量的水平。研究者們發(fā)現(xiàn)，在邦迪半徑內(nèi)，密度分布遵循的指數(shù)規(guī)律比經(jīng)典邦迪吸積更為平坦。
“邦迪半徑內(nèi)，密度分布遵循相對較平坦的規(guī)律ρ ∝ r?[0.61±0.13]，這說明黑洞的真吸積率或許比經(jīng)典邦迪吸積率要低，”天文學(xué)家們解釋道。
該研究還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)計算，在9800光年內(nèi)，熵下降至臨界值，即30keV cm2，這一性質(zhì)是熱不穩(wěn)定性系統(tǒng)所特有的。
撰文：Tomasz Nowakowski
翻譯：耿淑娟
審校：張和持
引進(jìn)來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
引進(jìn)鏈接：https://phys.org/news/2021-02-ultramassive-black-hole-ngc.html
本文來自：環(huán)球科學(xué)


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