360 亿个太阳大小的黑洞可能位于宇宙马蹄铁的中心

2007 年，天文学家发现了宇宙马蹄形星系，这是一个由大约 55 亿光年外的星系组成的引力透镜系统。

前景星系的质量放大并扭曲了遥远背景星系的图像，该星系的光在到达我们之前已经传播了数十亿年。前景星系和背景星系完美对齐，以至于它们创造了一个Einstein Ring.

对宇宙马蹄铁显示 Ultra-Massive 的存在黑洞（UMBH） 在前景星系中，具有惊人的 360 亿个太阳质量。

UMBH 没有严格的定义，但该术语通常用于描述质量超过 50 亿个太阳质量的超大质量黑洞 （SMBH）。

SMBH 并不是传统意义上的“发现”的。相反，随着时间的推移，他们的存在变得清晰起来。此外，随着时间的推移，越来越多的大质量被测量到。人们越来越需要为最大质量的黑洞命名，这就是“超大质量黑洞”一词的由来。

在宇宙马蹄铁中发现的巨大质量黑洞在新的研究中进行了介绍。它的标题是”揭开宇宙马蹄形引力透镜中心的 360 亿太阳质量黑洞的面纱“，主要作者是来自巴西南里奥格兰德联邦大学 Instituto de Física 的 Carlos Melo-Carneiro。该论文可在 arxiv.org 上获得。

19 世纪末/20 世纪初发生了一场物理学革命，相对论取代了牛顿物理学，并将我们对宇宙的理解推向了一个新的水平。很明显，空间和时间是交织在一起的，而不是分开的，大质量物体可以扭曲时空。

即使是光也不能幸免，爱因斯坦给出了黑洞——这可以追溯到约翰·米歇尔 （John Michell） 的“暗星”——一个连贯的数学基础。1936 年，爱因斯坦预测的引力透镜，尽管他没有活得足够长，无法享受我们今天享受的视觉证明。

现在，我们知道了数千个引力透镜，它们已成为天文学家自然而然的工具之一。它们之所以存在，是因为它们巨大的黑洞。

宇宙马蹄形星系中的透镜前景星系被命名为 LRG 3-757。这是一种特殊类型的稀有星系，称为发光的红色星系（LRG），它们在红外范围内非常亮。

LRG 3-757 的质量也非常大，大约是银河系的 100 倍，是有史以来观测到的最大质量星系之一。现在我们知道，有史以来探测到的最大质量黑洞之一占据了这个巨大星系的中心。

作者在他们的论文中写道：“超大质量黑洞 （SMBH） 位于每个大质量星系的中心，它们的质量通过宇宙时间的共同演化与宿主星系紧密相连。

天文学家没有在大质量星系的中心找到恒星质量的黑洞，也没有在矮星系的中心找到 SMBH。SMBH 与其宿主星系之间存在着既定的联系，尤其是像 LRG 3-757 这样的大质量椭圆星系。这项研究加强了这种联系。

该研究的重点是所谓的 MBH-sigmae 关系。它是 SMBH 的质量与恒星的速度色散之间的关系。银河凸起.速度色散 （sigmae） 是衡量恒星速度以及它们围绕平均速度变化程度的指标。速度色散越高，恒星移动得越快、越随机。

当天文学家检查星系时，他们发现 SMBH 的质量越大，速度色散就越大。这种关系表明星系的演化与 SMBH 的增长之间存在着深刻的联系。

SMBH 的质量与其星系的速度色散之间的相关性非常紧密，以至于天文学家可以通过测量速度色散来很好地估计 SMBH 的质量。

然而，宇宙马蹄铁中的 UMBH 比 MBH-sigmae 关系所暗示的要大。

作者写道：“预计宇宙中质量最大的星系，例如最亮的星系团 （BCG），承载着质量最大的 SMBH。天文学家在这些星系中发现了许多 UMBH，包括 LRG 3-757。

“尽管如此，这些 UMBH 的重要性在于它们中的许多都偏离了标准的线性 MBH-sigmae 关系，”研究人员解释说。

LRG 3-757 显著偏离相关性。

作者写道：“我们的研究结果将宇宙马蹄形 ~1.5 σ 置于 MBH-sigmae 关系之上，支持了在 BGC 和其他大质量星系中观察到的新兴趋势。

“这表明在最高质量处存在更陡峭的 MBH-sigmae 关系，这可能是由 SMBH 及其宿主星系的不同协同演化驱动的。”

在大质量星系中，MBH-sigmae 关系解耦的背后是什么？一些恒星可能在过去的合并中已经从星系中移走，从而影响了速度色散。

LRG 3-757 可能是Fossil 组，根据作者的说法。“马蹄铁的镜头是独一无二的，因为它位于z= 0.44，并且没有同等质量的伴星系——它很可能是一个化石群，“他们写道。

化石群是大型星系群，其中心有非常大的星系，通常是 LRG。化石群和 LRG 代表了活动减慢的星系进化的后期阶段。在 LRG 中形成的恒星很少，因此它们是“红色和死亡的”。星系之间也几乎没有相互作用。

作者写道：“化石群作为早期星系合并的残余物，与局部星系相比可能遵循不同的进化路径，这可能解释了 BH 质量高的原因。

LRG 3-757 可能经历了所谓的“冲刷”。当两个超大质量星系合并时，可能会发生冲刷，并影响星系中心恒星的速度色散。

作者解释说：“在这个过程中，双星 SMBH 动态地将恒星从合并星系的中心区域排出，有效地减少了恒星的速度色散，同时保持 SMBH 质量基本不变。

另一种可能性是黑洞/AGN 反馈。当黑洞积极进食时，它们被称为活跃的银河系核.来自 AGN 的强大喷流和流出可以淬灭恒星的形成，并可能改变星系的中心结构。这可能会使 SMBH 的增长与速度色散解耦。

作者写道：“第三种情况假设这种 UMBH 可能是极其明亮的类星体的残余物，类星体在早期宇宙中经历了快速的 SMBH 吸积事件。

研究人员表示，需要更多的观测和更好的模型“来解释 M_黑sigmae 关系的上端。

由于 Euclid 任务，更多的观测正在进行中。

“预计 Euclid 任务将在未来五年内发现数十万个晶状体，”作者在结论中写道。超大望远镜 （ELT） 也将通过允许对速度色散进行更详细的动力学研究来做出贡献。

“这个新的发现时代有望加深我们对星系演化以及重子和 DM 成分之间相互作用的理解，”作者总结道。

本文最初由今日宇宙.阅读原创文章.

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