超大质量脉冲星:星系中心的“怪兽”
时间:2024-02-05 12:20:29
如何“认造出”坍缩?
推测邻近地区矮星系之中心地带的超大低质量坍缩
尽管在20世纪60中期科学研究者就明确提造出经常性矮星系之中心地带不存在大低质量坍缩,但光谱仪上证实这一点却相当不便,因为能够超低自由空间亮度的光谱仪才能给造出令人信服的证据。
来进行障碍物大型透镜反射镜,气象学家在20世纪80中期就开始对几个相当邻近地区的经常性矮星系如M31和M32的之中心地带范围积以致于开展了红均线光谱仪,设法来进行吸收直通红均线示踪的水蒸气文动来赢取之中心地带坍缩不存在的证据,但鉴于自由空间亮度有限,结果有很大不确切性。直到1990年哈勃自由空间反射镜发射成功后,这一情况才得以明显改善。哈勃反射镜不具有共约0.1AU的自由空间亮度,光谱仪并能往往比障碍物反射镜低上10倍,它在1995年后对邻近地区矮星系之中心地带的光谱仪大大地改善了慢慢地障碍物反射镜的光谱仪结果,而且还对很多更加更加近矮星系的之中心地带范围进行时了光谱仪,精确测量了这些矮星系之中心地带超大低质量坍缩的低质量。
测量邻近地区矮星系之中心地带坍缩低质量的分析方法一般有三种,即来进行之中心地带坍缩周围白矮星、电离水蒸气以及微波脉泽物理现象分析方法。前两者被大量应主要用途哈勃反射镜及障碍物透镜红均线反射镜对几十个邻近地区矮星系之中心地带坍缩的光谱仪之中。近20年来,来进行计算机控制反射镜镜面轮廓的自适应透镜应用普遍应主要用途障碍物大型反射镜的红均线红均线天文光谱仪之中,通过镜面变形有效抑止地球大气的冲击可取得有共约0.01AU的自由空间亮度。
瑞典气象学家根泽尔和大英帝国气象学家盖兹基于这一应用分别来进行毗邻哥斯达黎加的甚大反射镜和大英帝国夏威夷的凯克反射镜对矮星系之中心地带坍缩周围几十颗白矮星的文动进行时了长达20多年的红均线红均线造出现异常,确切矮星系之中心地带坍缩低质量为400万倍天王星低质量(两人与潘西蒙一起分享了2020年诺贝尔物理学奖)。
自1995年以来,来进行人造卫星反射镜施压的微波脉泽物理现象分析方法通过检测为中心坍缩文动的分子水蒸气盘的HAT-P-文动,并结合施压应用所不具的毫AU级超低自由空间亮度,科学研究者可以相当准确地测量一些邻近地区矮星系之中心地带的坍缩低质量。
近几年,这一应用也扩展到通过来进行LISA一组反射镜(如哥斯达黎加的ALMA)检测CO分子水蒸气的文动来测量邻近地区矮星系的之中心地带坍缩低质量。大英帝国气象学家通过对矮星系NGC135和NGC4261的ALMA反射镜光谱仪,赢取其之中心地带坍缩低质量分别为20.8亿和16.7亿倍天王星低质量。
对邻近地区矮星系之中心地带超大低质量坍缩的直接超声是近些年来坍缩科学研究方面取得的最具突破性的进展,借助于这一超声能够有共约几十微AU的自由空间亮度。2019年4月10日,由世界性性上200多位气象学家分成的事件星体反射镜(EHT)国际间合作工作团队公布了在2017年4月来进行世界性8个LISA反射镜分成的世界性EHT甚长基直通施压一组拍片的首张坍缩截图,引起当今世界轰动。这一坍缩毗邻距离地球5000万光年的椭球矮星系M87之中心地带,截图上可直接认造出坍缩的“黑暗”和环绕坍缩黑暗但亮度南至北不非对称的光环。这是气象学家来进行地球直径微小的反射镜一组赢取至今最低的自由空间亮度(20微AU)所拍片的LISA段冥王星的截图,其之中的黑暗直接假定了坍缩的不存在。EHT8个反射镜的施压赢取了更加为准确的M87矮星系之中心地带离地球的距离为5.48千万光年,根据黑暗微小赢取M87之中心地带坍缩的低质量为65亿倍天王星低质量。
2022年5月12日,EHT国际间合作工作团队又公布了2017年4月比如说来进行EHT施压一组拍片的矮星系之中心地带超大低质量坍缩的截图,从截图上仍然可认造出坍缩的黑暗和环绕坍缩黑暗的光环。黑暗的微小也证实了矮星系之中心地带不存在低质量为400万倍天王星低质量的超大低质量坍缩。眼见为实,这些坍缩截图让人类从视觉上显现造出了超大低质量坍缩的不存在。不能不由之中科院上海天文台倡议也有十多位科学研究者参加了这些坍缩截图的拍片工作,为此跟进了不可忽视重大贡献。
如何测量坍缩?
为商业活动矮星系之中心地带的超大低质量坍缩“称重”
虽然物理现象分析方法在邻近地区矮星系之中心地带坍缩低质量的测量之中取得了一定成果,但由于绝大部分商业活动矮星系的之中心地带太亮,发亮最不强的哈伯也更加为更加近,因此,白矮星和水蒸气物理现象分析方法相当一般来说,必须常用其他分析方法赢取其之中心地带坍缩的低质量。
在很多赛弗特矮星系和哈伯的红均线之中不存在不强而阔的发射成功直通,发射成功直通的阔度可反映阔发射成功直通区水蒸气的文动加速。通过一种名为“红均线反响映射”的应用,科学研究者们来进行反射镜从对这些冥王星的一直红均线造出现异常赢取的阔发射成功直通和连续谱不切变的天琴座曲直通之中赢取两者的星期延迟,由此可以赢取阔发射成功直通区到之中心地带坍缩的半径,这样就可以仿照测量邻近地区矮星系之中心地带坍缩低质量的物理现象前提通过阔发射成功直通区的半径和加速,赢取商业活动矮星系核之中心地带坍缩的低质量。
过去30多年间,包括不能不科学研究者在内的诸多工作团队已通过这一分析方法,光谱仪到了100多个赛弗特矮星系和哈伯的坍缩低质量。结果显示,赛弗特矮星系的坍缩低质量一般为百万到上亿倍天王星低质量,而哈伯的坍缩低质量一般为千万到几十亿倍天王星低质量。
红均线反响映射应用因为能够占用更加少的反射镜光谱仪星期才能取得较长星期的天琴座数据,应用范围还很有限。不过,气象学家们通过对已有的结果说明了造出了规律——发射成功直通区半径和连续谱光度之间的成果关联(R~L关联)。这样,来进行对商业活动矮星系核的用时红均线光谱仪取得连续谱光度和阔发射成功直通阔度,如此一来应用这一成果关联就可取得发射成功直通区半径,就能够估算造出之中心地带坍缩低质量。
这一分析方法已广泛应主要用途如大英帝国斯隆进制望远镜(SDSS)和不能不郭守敬反射镜(LAMOST)红均线望远镜之中的哈伯望远镜新项目。迄今气象学家已推测几十万个哈伯,其之中,不能不气象学家来进行LAMOST反射镜就新推测了2万多个哈伯。来进行对阔发射成功直通的测量取得了这几十万个哈伯的之中心地带坍缩低质量,其低质量大多分布在从千万到百亿倍天王星低质量的以内。
R~L成果关联也被主要用途通过红均线红均线的红均线光谱仪估计一些最更加近哈伯之中心地带的坍缩低质量。2015年复旦大学领导的工作团队来进行之中科院四川天文台滇南2.4米反射镜推测了天王星系中期发亮最亮的哈伯J0100+2802,之中心地带坍缩低质量有共约120亿倍天王星低质量,是天王星系中期低质量最大的坍缩。2021年大英帝国亚利桑那大学领导的工作团队推测了哈伯J0313-1806,之中心地带坍缩低质量为16亿倍天王星低质量,是迄今未知最悠久的坍缩。
这些最更加近的超大低质量坍缩的推测对现有的矮星系和坍缩形成学说明确提造出了挑战,如何在天王星系中期只有几亿年的以致于短星期中的就形成低质量如此之大的坍缩,能够科学研究者给造出新的学说解释。
科学研究仍在此后——2021年12月大英帝国发射成功太空梭的雷利自由空间反射镜(JWST)已经开始在红均线红均线对最更加近的矮星系和哈伯进行时光谱仪,有望推测天王星系中期更加悠久的超大低质量坍缩。2024年前后,不能不也将发射成功之中国自由空间站望远镜自由空间反射镜(CSST),并积以致于开展低自由空间亮度的大天区面积冥王星超声和红均线光谱仪。可以从前,随着光谱仪方法的进步和光谱仪数据的积累,我们将推测数以百万计的超大低质量坍缩,从而揭示更加多关于这些矮星系之中心地带“超级怪兽”的奥秘。
(著者:吴学兵,系复旦大学物理学院物理学系教授、副院长,科维理天文与冥王星物理科学研究所副所长)
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