中國天文學家科研人員參與利用超激微波精確測量黑洞質量

NGC 5765b星系的激微波光譜
上海天文台科研人員參與超激微波宇宙學項目(Megamaser Cosmology Project)國際合作性研究項目,完成對五個河外星系水分子超激微波盤系統的黑洞質量測量工作,為研究水分子超激微波盤星系中星系與超大質量黑洞的共同演化提供了新的樣本。

研究結果顯示,超大質量黑洞普遍存在於星系的核心區域當中。並且,黑洞的存在與活動並不是完全獨立於宿主星系的,而是兩者之間存在一種共同演化關係,因此對星系演化的研究必須考慮到超大質量黑洞自身的性質與演化。描述超大質量黑洞的基本物理量包括其黑洞質量與自旋等,其中黑洞質量又是最基本的物理量。然而,對於黑洞質量的測量卻並不容易。

傳統測量黑洞質量的方法主要分為直接和間接兩類:直接的方法也即動力學方法,主要通過測量黑洞重力勢阱中某一試驗粒子的運動軌跡,從而通過牛頓第二定律確定中心重力場的大小。間接的方法主要是通過觀測吸積盤的輻射、噴流的強度等,結合相關的輻射理論模型或利用其他經驗關係來估算中央黑洞質量的大小。相比於間接測量方法,直接測量的方法由於是完全建立在動力學之上的,所依賴的模型參數最少,因此也被認為是最可靠的方法。

然而,儘管動力學質量測量在原理上並不復雜,但在實際觀測中卻並不容易實現,而這主要是受限於我們的觀測設備與觀測條件。受制於空間分辨率的限制,傳統的以光學觀測來進行動力學黑洞質量測量的工作只能在非常近鄰的區域中開展,因而此方法測量得到的黑洞質量數量也非常有限。河外水分子超激微波系統為動力學黑洞質量測量提供了一種新的方法。

【圖:互聯網;文:節錄自中國科學院上海天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》

激微波(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation,簡稱 MASER)中國大陸譯作:脈澤

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