天文学家与美国宇航局的钱德拉一起挖掘出埋藏的黑洞

使用 NASA 的钱德拉 X 射线天文台发现了数百个以前隐藏或掩埋的黑洞。这一结果有助于天文学家对宇宙中的黑洞进行更准确的普查。

这项新研究中的黑洞是超大质量黑洞，其质量是太阳的数百万甚至数十亿倍。虽然天文学家认为几乎所有大型星系的中心都有巨大的黑洞，但只有一些黑洞会积极吸入产生辐射的物质，而有些黑洞会被尘埃和气体掩埋。

通过结合来自钱德拉源目录的数据——一个公共存储库，其中包含天文台在其最初 15 年中检测到的数十万个 X 射线源——以及来自斯隆数字巡天 (SDSS) 的光学数据，一组天文学家能够识别数百个以前隐藏的黑洞。它们所在的星系以前未被确认包含类星体，类星体是极其明亮的物体，具有快速增长的超大质量黑洞。

“天文学家已经发现了大量的黑洞，但仍有许多难以捉摸，”天体物理学中心的 Dong-Woo Kim 说。领导这项研究的哈佛与史密森尼学会 (CfA)。“我们的研究发现了一个失踪人口，并帮助我们了解他们的行为方式。”

大约 40 年来，科学家们已经知道在可见光下看起来很正常的星系——有来自恒星和气体的光，但没有类星体独特的光学特征——但在 X 射线下却很明亮。他们将这些物体称为“X 射线明亮的光学正常星系”或“XBONG”。

通过系统地梳理深入的钱德拉源目录并与 SDSS 光学数据进行比较，研究人员确定了 817 个 XBONG 候选者，是钱德拉运行前已知数量的十倍多。Chandra 的清晰图像与 SDSS 的图像质量相匹配，而且 Chandra 源目录中的大量数据使得检测到这么多 XBONG 候选者成为可能。进一步的研究表明，这些 XBONG 中大约有一半代表了以前隐藏的黑洞群。

“这些结果表明，比较 X 射线和光学数据挖掘是多么强大，”共同作者、马萨诸塞州北安普顿史密斯学院本科生Amanda Malnati 说。“钱德拉星源目录是一个不断增长的宝藏，它将帮助天文学家在未来几年做出发现。”

X 射线对于寻找快速增长的黑洞特别有用，因为围绕它们旋转的物质会过热到数百万度，并在 X 射线波长下发出强烈的光。黑洞周围厚厚的气体和尘埃茧会阻挡大部分或所有光学波长的光。然而，X 射线穿过茧更容易被钱德拉探测到。

在研究了每个源在不同能量下探测到的 X 射线量后，该团队得出结论，大约一半的 XBONG 候选物涉及埋在浓厚气体下的 X 射线源，因为探测到的低能 X 射线量相对较少。与能量较高的 X 射线相比，这种 X 射线更容易被周围的气体层阻挡。

这些 X 射线源非常明亮，几乎所有的 X 射线源都必须来自快速增长的超大质量黑洞周围的物质。来自 NASA 的广域红外巡天探测器的数据提供了额外的证据，表明大约一半的 XBONG 被掩埋，正在形成超大质量黑洞。这些黑洞距地球的距离在 5.5 亿到 78 亿光年之间。

“并不是每一天你都可以说你发现了一个黑洞，”不列颠哥伦比亚大学的研究生、合著者阿丽莎卡西蒂说。“所以，意识到我们已经发现了数百个，这是非常令人兴奋的。”

对于 XBONG 没有埋在厚厚的气体之下的解释不太清楚。大约 100 个 X 射线源可能不是单点 X 射线，而是分散开来。其中一些可能是以前未识别的星系群或星系团，已知这些星系包含大量热的 X 射线发射气体。不超过 20% 的 XBONG 可以这样分类。剩下的 30% 可能包含位于星系中的一些超大质量黑洞，来自超大质量黑洞的光信号被来自恒星的相对明亮的光稀释。科学家将需要更多的研究来弄清这些 XBONG 的真实性质。