詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡展示了史蒂芬五重奏更清晰的細(xì)節(jié)

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡正在尋找宇宙有史以來(lái)第一個(gè)超大質(zhì)量黑洞

Stephan's Quintet of galaxies as seen by the NIRCam and MIRI instruments of the James Webb Space Telescope. 斯蒂芬的星系五重奏，由詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的NIRCam和MIRI儀器拍攝。(Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI圖片來(lái)源：NASA，ESA，CSA，STScI)

即使是宇航局的下一代太空天文臺(tái)也無(wú)法直接看到超大質(zhì)量黑洞，但這并不意味著天文學(xué)家不能利用其數(shù)據(jù)更好地了解這些神秘的龐然大物。

7月12日宇航局公布的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)JWST或韋伯）的第一批科學(xué)質(zhì)量圖像得到了展示。雖然超大質(zhì)量黑洞本身對(duì)所有收集光的天文臺(tái)都是不可見(jiàn)的，但JWST將能夠間接觀察這些結(jié)構(gòu)。

事實(shí)上，它已經(jīng)做到了?？匆幌挛鍌€(gè)星系的新肖像，它們似乎被鎖定在宇宙舞蹈中。“我們給你看的斯蒂芬五重奏的照片很漂亮，它在一張照片中告訴你很多事情，”約翰馬瑟在上周7月19日雅典舉辦的空間研究委員會(huì)（COSPAR）新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)，他是宇航局馬里蘭州戈達(dá)德太空飛行中心、詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的高級(jí)項(xiàng)目科學(xué)家。

在這張圖片中，天文學(xué)家可以看到一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，或者更確切地說(shuō)，物質(zhì)由于過(guò)熱而發(fā)光，最終落入大質(zhì)量結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)包含大約2400萬(wàn)倍于太陽(yáng)的質(zhì)量，這是來(lái)自于巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的觀測(cè)，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)天文臺(tái)。（這個(gè)黑洞也被稱(chēng)為活躍的星系核，因?yàn)樗挥谛窍礜GC 7319的中心。）

宇航局發(fā)布的令人驚嘆的圖像結(jié)合了近紅外相機(jī)（NIRCam）和中紅外儀器（MIRI）拍攝的快照。但JWST不只是捕捉照片。這兩種儀器還收集了科學(xué)家所說(shuō)的數(shù)據(jù)立方體，其中包含圖像和光譜分析，這是一種識(shí)別既定波長(zhǎng)的光的來(lái)源的技術(shù)。

這些結(jié)果使科學(xué)家能夠識(shí)別出超大質(zhì)量黑洞周?chē)脑茖?，確定有多少化學(xué)物質(zhì)以及它們所在位置?！拔覀冋跍y(cè)試黑洞的環(huán)境，”馬瑟談到這些觀察結(jié)果時(shí)說(shuō)?！拔覀儸F(xiàn)在分析出了氫云、鐵云、原子氫云、分子氫云的形狀圖像，它們正在繞軌道運(yùn)行或試圖落入黑洞的引力場(chǎng)。”

NIRCam和MIRI儀器創(chuàng)造了“數(shù)據(jù)立方體”，使科學(xué)家能夠繪制出超大質(zhì)量黑洞周?chē)浦袉蝹€(gè)化學(xué)物質(zhì)的位置。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI圖片來(lái)源：NASA，ESA，CSA，STScI)

韋伯本月公布的觀測(cè)結(jié)果與之前取得的結(jié)果一致，科學(xué)家對(duì)斯蒂芬五重奏的研究是在韋伯望遠(yuǎn)鏡能夠正式進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)之前就已經(jīng)在進(jìn)行了。現(xiàn)在，JWST已經(jīng)開(kāi)始了它的20年任期，按照天文學(xué)家所希望的那樣去發(fā)現(xiàn)突破性的科學(xué)細(xì)節(jié)。

JWST的前身哈勃太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)運(yùn)行了30多年，目前仍然很強(qiáng)大，這臺(tái)較舊的望遠(yuǎn)鏡在幫助科學(xué)家了解超大質(zhì)量黑洞做出了很多貢獻(xiàn)。

“哈勃望遠(yuǎn)鏡是第一臺(tái)觀測(cè)到每一個(gè)星系中心都有一個(gè)黑洞的望遠(yuǎn)鏡，因?yàn)樗軌蛴^察到恒星圍繞黑洞快速運(yùn)行的軌跡。”馬瑟說(shuō)。

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的MIRI在中紅外中看到的斯蒂芬星系五重奏，其中落入最頂層星系超大質(zhì)量黑洞的物質(zhì)特別明亮。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI圖片來(lái)源：NASA，ESA，CSA，STScI)

他指出，韋伯將更進(jìn)一步。特別是，馬瑟說(shuō)，他希望JWST的觀測(cè)能夠讓天文學(xué)家了解活躍星系核的起源，即潛伏在每個(gè)星系核心的超大質(zhì)量黑洞。“每個(gè)星系的中間都有一個(gè)巨大的黑洞，而那個(gè)黑洞的起源現(xiàn)在完全未知。”

當(dāng)科學(xué)家們?cè)噲D解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)時(shí)，他們需要弄清楚超大質(zhì)量黑洞是何時(shí)在宇宙中出現(xiàn)的。與哈勃望遠(yuǎn)鏡不同（哈勃望遠(yuǎn)鏡在可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)波長(zhǎng)下拍攝的影像最清晰）紅外優(yōu)化的JWST能夠深入宇宙的歷史，以觀察這種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)之前的樣子。

“它更大，因此可以看到更遠(yuǎn)的時(shí)間和更遠(yuǎn)的空間，所以我們可以找到更多的目標(biāo)，”馬瑟談到JWST的能力與哈勃望遠(yuǎn)鏡的對(duì)比?！拔覀冞€獲得了更清晰的圖像，由于紅外線(xiàn)能夠穿透塵埃云，我們可以看到更靠近核心的黑洞?！?/p>

對(duì)于馬瑟來(lái)說(shuō)，了解超大質(zhì)量黑洞是一件有意義的事。他指出，星系中心的超大質(zhì)量黑洞是星系的主導(dǎo)者，特別是這些龐然大物釋放的能量塑造了整個(gè)星系。對(duì)于我們自己的銀河系來(lái)說(shuō)，銀心黑洞并不亞于斯蒂芬五重奏這些遙遠(yuǎn)的星系。

“如果沒(méi)有我們銀河系中的黑洞，太陽(yáng)系的歷史會(huì)非常不同。”馬瑟說(shuō)。

BY:Meghan Bartels

FY: Qing

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