并非所有黑洞都是黑色的—研究人员发现了超过 75k 个最亮的黑洞

黑洞可能是宇宙中“最暗”的物体，但有些黑洞的亮度是太阳的数万亿倍

图片来源：ESO/WFI（光学）；MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss 等人。（亚毫米）；NASA/CXC/CfA/R.Kraft 等人。(X 射线), CC BY-SA

当质量最大的恒星死亡时，它们会坍缩形成宇宙中已知的一些最致密的物体：黑洞。它们是宇宙中“最暗”的物体，因为即使是光也无法逃脱它们难以置信的强大引力。

正因为如此，无法直接对黑洞进行成像，这使得它们变得神秘而令人费解。但是我们的新研究已经通过道路测试了一种方法来发现一些最贪婪的黑洞，从而更容易找到深埋在遥远星系中心的黑洞。

尽管有这个名字，但并不是所有的黑洞都是黑色的。虽然黑洞有许多不同的大小，但最大的黑洞位于星系的中心，并且还在不断扩大。

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这些“超大质量”黑洞的质量可达十亿个太阳。我们银河系中心的黑洞——人马座 A*，其发现获得了2020 年诺贝尔物理学奖——相当平静。但并非所有超大质量黑洞都是如此。

如果气体、尘埃或恒星等物质离黑洞太近，它就会被巨大的引力吸入。当它落向黑洞时，它会升温并变得异常明亮。

这些“明亮的黑洞”产生的光可以跨越整个电磁波谱，从 X 射线到无线电波。星系中心明亮黑洞的另一个名称是“活动星系核”或 AGN。它们的亮度是太阳的数万亿倍，有时甚至可以超过银河系中的所有恒星。

物质旋转进入 M87 中心的超大质量黑洞。事件视界望远镜

最亮的黑洞

一些活动星系核通过喷气机猛烈地喷出物质，这些物质在太空中飞行数百万公里，可以被射电望远镜看到。其他人在银河系中心产生“风”，能够将任何气体（恒星形成所需的燃料）推出银河系。

Hercules A. NASA/ESA/NRAO 喷出的猛烈喷气式飞机

由于银河系中部存在如此巨大的破坏力，天文学家确信这一定会对银河系本身产生重大影响。我们知道大多数星系正在慢慢关闭它们的恒星形成过程，而 AGN 可能是罪魁祸首之一。

因此，AGN 不仅可以帮助我们更好地了解难以捉摸的黑洞，而且研究它们还可以让我们了解星系本身。

寻找明亮的黑洞

根据黑洞“吃掉”的程度、它所在的星系以及我们可以看到它的角度，AGN 看起来可能彼此非常不同。即使在观察同一个星系时，一位使用 X 射线望远镜的天文学家可能会看到它发光并发现一个 AGN，而另一位使用射电望远镜的天文学家可能什么也看不到，如果 AGN 碰巧没有产生在无线电频谱。

正因为如此，人们认为它们都是不同的物体，但通过用不同的望远镜观察相同的物体，天文学家发现它们有很多相似之处，并意识到使用更多的电磁波谱来寻找它们的好处。

一个星系在电磁光谱不同部分的相对亮度称为它的“光谱能量分布”。这可以用来测量一个星系中有多少颗恒星、它们的年龄、它们是由什么构成的，以及有多少尘埃阻挡了光线。

显示典型星系如何在不同波长下出现的合成图片。ICRAR/GAMA 和 ESO

在我们今天发表在《皇家天文学会月刊》上的研究中，我们表明这种技术也可以用于发现 AGN。这意味着我们现在不仅可以测量星系中恒星的性质和历史，还可以测量其中心黑洞的亮度。

这不是一件简单的事情。星光与活动星系核发出的光之间的差异非常微妙，因此有可能将年轻恒星误认为是明亮的黑洞，反之亦然。

在澳大利亚，天文学家一直在使用澳大利亚望远镜在特定的天空区域制作星系的 3D 地图。这些地图让我们可以搜寻跨越 110 亿年历史的数十万个星系，寻找可能的 AGN。

通过将我们的新方法应用于 700,000 个星系，我们识别并量化了超过 75,000 个 AGN，以开始了解它们的数量如何随着时间的推移而演变，以及它们如何影响它们的宿主星系。天文学家认为，宇宙中活动星系核的数量与恒星形成的数量有关，我们知道在大约 100 亿年前，恒星形成的数量几乎高出十倍。但在我们确定我们已经在我们的星系样本中识别出所有跨越宇宙时间的活动星系核之前，我们无法确定。

目前，天文界仍在激烈争论活跃黑洞的性质。虽然我们还没有回答平息争论所需的问题，但我们现在离可靠地在星系中发现这些迷人的物体又近了一步。这是进一步阐明黑洞之谜的重要一步。