Radio signals reveal secrets of hidden supermassive black holes

天文学家发现,超大质量黑洞周围的尘埃数量与极其明亮的星系产生的射电辐射强度之间存在惊人的联系。

由英国纽卡斯尔大学和达勒姆大学领导的国际天文学家团队使用了暗能量光谱仪器(DESI)的新数据,该仪器正在进行一项为期五年的宇宙大尺度结构调查,其中包括约300万个类星体的光谱;由超大质量黑洞提供能量的极其明亮的星系。

他们发现含有更多尘埃的类星体,因此看起来更红,与那些几乎没有尘埃的类星体相比,它们更有可能有更强的无线电发射,看起来很蓝。这一发现发表在《皇家天文学会月刊》上。

几乎每个已知的星系都有一个超大质量黑洞,超大质量黑洞的质量是太阳的数百万到数十亿倍,位于星系中心,包括我们的银河系。在一些星系中,中心有很多物质,为这个超大质量黑洞提供养分并使其成长,使其充满活力和“活跃”。

这些活跃星系中最强大的类型被称为“类星体”,它们是宇宙中最亮的物体之一。大多数类星体看起来都很蓝,这是因为围绕中心超大质量黑洞运行并为其提供食物的明亮物质盘在光学和紫外线波段非常明亮。

然而,天文学家发现,这些类星体中有很大一部分看起来很红,尽管这些天体的性质仍然没有得到很好的理解。

为了了解这些红色类星体的物理性质,需要“光谱”测量,这可以用来分析不同波长的类星体光。类星体光谱的形状可以指示中心区域周围尘埃的数量。观察类星体的射电发射也可以告诉你中央超大质量黑洞的能量学;无论是发射强大的“风”还是“喷流”,都可能塑造周围的星系。

这项新研究由纽卡斯尔大学(Newcastle University)的维多利亚·福塞特(Victoria Fawcett)博士和之前的达勒姆大学(Durham University)领导,利用DESI的光谱观测来测量约35,000个类星体样本中的尘埃(变红)数量,并将其与观测到的射电发射联系起来。研究人员发现,与之前类似的光谱调查(如斯隆数字巡天(SDSS))相比,DESI能够观测到更多的极端红色(尘埃)类星体。他们还发现,与典型的蓝色类星体相比,较红的类星体更有可能拥有强烈的射电辐射。

福塞特博士说:“看到DESI数据的惊人质量,发现数千颗以前罕见的红色类星体,这真的很令人兴奋。我觉得这项研究将我们对红色类星体的理解中的许多拼图拼凑在一起,并明确地将类星体中的尘埃与其无线电发射联系起来。我认为这是迄今为止最有力的证据,证明红色类星体是星系演化的关键因素。”

这种变红与无线电的联系很可能是由于从超大质量黑洞中喷出的强大气体撞击周围的尘埃,造成冲击和无线电发射。这些流出物最终会吹走星系中心区域的所有尘埃和气体,露出蓝色类星体,并导致较弱的无线电发射。

这与红类星体是星系演化过程中较年轻的“爆发”阶段的新观点是一致的。因此,红色类星体对于了解星系如何随时间演化可能极其重要。

福西特博士继续说:“关于红色类星体,仍然有许多悬而未决的问题,比如黑洞风还是射电喷流最终是导致这种增强的射电发射的原因。然而,随着DESI红色类星体的样本在未来几年的调查中继续增长,我相信我们即将完全了解这些红色类星体的性质。”