沉睡的超大型黑洞 或由神秘暗物質激活(圖)

位於半人馬座A中的超大質量黑洞（網路圖片）

據國外媒體報導，近日，天文學家研究了歐洲南方天文臺甚大望遠鏡和歐洲空間局牛頓-XMM空間天文臺的數據後，發現了一個令人驚奇的結果：宇宙空間中大部分星系的中央超大質量黑洞在過去的110億年裡並不會因星系間的碰撞而被激活，也就是說，星系間的合併對中央超大質量黑洞的「活性」並沒有太大的關聯，而此前我們則認為這兩者是密切聯繫的。相關的結果已經發表在《天體物理學雜誌》上。

對於宇宙中大多數的星系（注意不是全部），巨大星系的中央都潛伏著一個超大質量的黑洞，這個黑洞的質量一般都能達到太陽質量的數百萬倍，有些則能達到數十億倍。而在一些星系中，包括我們銀河繫在內，中央超大質量黑洞卻顯得非常地安靜。但是，天文學家發現在早期宇宙中的一些星系，也就是距離我們非常遙遠的宇宙空間，其中央超大質量黑洞就像個可怕的「宇宙怪物」，不斷地吞噬著恆星等星系物質，而這些物質落入黑洞的時候發出強烈的輻射。

然而，這裡就出現了一個未解之謎：這些星際物質看上去像是落入了沉睡中的超大質量黑洞中，並使其迸發出強烈的輻射，從這些表徵上看就像一個活動星系核。而這些星系物質是否在激活黑洞的進程中扮演了重要角色呢。截至目前，許多天文學家認為，當兩個星系進行相互碰撞、合併，或者相互靠近，利用強大的引力攝取對方的星系物質變成自己的「燃料」提供給星系中央的超大質量黑洞時，黑洞由於攝取了這些物質，變得活躍起來，就像一頭沉睡的宇宙怪物，吞噬了大量的物質後被激活了。但是，最新的研究顯示，這個理論對於大多數活躍的星系不適用。

來自德國加興（Garching）的馬克思普朗克電漿物理研究所宇宙學家Viola Allevato與一個來自COSMOS巡天計畫的國際天文學家小組合作，調查了超過600個活躍的星系。這些星系並不是隨機挑選的，而是位於COSMOS深場天區中，其位於六分儀座，在赤道附近覆蓋了2平方度的天區，包含了10萬以上的遙遠的星系。正如預期的那樣，天文學家發現在所觀測的星系內，具有極其明亮的星系核的星系非常稀少，大部分的活躍星繫在過去的110億年內都只具有普通的亮度。但是這兒有個驚喜的發現是：最新的數據也顯示大多數的星系還是非常普通的，只有極少數亮度出現異常，再往時間箭頭的後方看，同樣沒有發現由於星系間的合併，以致某個星系顯得特別明亮。

本次研究的對象星系中活動星系核的探測過程通過歐洲空間局的牛頓-XMMk空間天文臺完成，主要探測黑洞周圍發射出的強烈X射線。隨後的觀測主要是通過歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡，其能測量所觀測星系距離地球到底有多遠。通過對兩種觀測手段得到數據的整合，天文學家就繪製出一張相關宇宙空間的三維地圖，並顯示出活躍星系存在的位置。

據該研究小組的成員兼論文的作者Marcella Brusa研究員介紹：這項研究發了大概將近五年的時間，通過這個研究，我們已經能提供目前世界上最全、最大活躍星繫在X射線巡天下的分布圖，當然其中星系的數據都是目前已經掌握的。

天文學家也可以通過這個三維圖像找出目前已知的活躍星系的分布情況，以及如何分布的，並完成對相關理論的補充和預言。也可以觀察這些星系的分布情況是如何隨著宇宙的年齡的增長而發生改變的，也就是說，可以大致的瞭解到從110億年前到現在宇宙中活躍星系的分布情況以及演化規律。

除此之外，研究小組還發現活動星系核基本上都是在超大質量的星系中被發現，而這些星系中存在著巨大的暗物質。對於這個驚人的發現，目前現有的理論預測結果與這個發現並不一致。如果大多數活躍的星系核是由星系間的碰撞、合併所激活的話，根據理論上的預測，其應該在中等質量的星系（大約是太陽質量的1萬億倍）中就能被發現。同時，研究小組還發現，大多數活躍的星系核所在星系的質量比理論預測值要高出將近20倍。

這個新的研究結果為天文學家提供了一個全新的關於超大質量黑洞如何開始「甦醒進食」的認識，而且在星系還發現了大量的暗物質，這說明黑洞的激活、吞噬行為並不是由星系的合併所主導，而是由星系本身某種機制在調控，或者說隨機的事件所引發，比如星系盤的不穩定、星爆事件等。而且，大量的暗物質存在更是為黑洞的激活理論籠罩了神秘的面紗。

然而，也有天文學家指出：從110億年前到現在，可能也有小部分的星繫在碰撞、合併的過程中，對中央超大質量黑洞的激活進程造成較大影響，這是因為特別是在早期宇宙中，星系之間的碰撞是較為常見的現象，比起目前的宇宙狀況而言還是非常混亂的，所以這個結果不僅是一個非常有影響力的結論，也是一個有待繼續完善結論。