根據達特茅斯學院科學家們領導的一項研究，曾經被認為是從不同角度觀察的具有不同光信號的黑洞，實際上處於生命週期的不同階段。這項關於被稱為“活躍星系核”（AGN）的黑洞的新研究說，它明確表明需要修改廣泛使用的“AGN統一模型”，該模型將超大質量黑洞描述為具有相同的屬性。

這項研究為一個令人困擾的空間之謎提供了答案，並應允許研究人員創建有關宇宙演變和黑洞如何發展的更精確的模型。它於7月15日發表在《天體物理學雜誌》上。

這篇論文的主要作者、達特茅斯學院的博士後研究助理Tonima Tasnim Ananna說：“這些天體在半個多世紀以來一直讓研究人員感到神秘。隨著時間的推移，我們對這些天體的物理學做出了許多假設。現在我們知道，被遮蔽的黑洞的屬性與沒有那麼嚴重隱藏的AGN的屬性明顯不同。”

超大質量黑洞被認為位於幾乎所有大型星系的中心，包括我們的銀河系。這些具有強大引力的天體吞噬著星系的氣體、塵埃和恆星，它們可以變得比小型星系更重。

幾十年來，天文學家一直對活躍星系核的光信號感興趣，這是一種超大質量黑洞，正在“增殖”，或處於快速增長階段。

從20世紀80年代末開始，天體物理學家意識到，來自太空的光信號，從無線電波長到X射線，都可以歸因於活躍星系核。人們認為，這些天體通常有一個甜甜圈狀的環，或者”環”，由氣體和塵埃圍繞著它們。與這些天體相關的不同亮度和顏色被認為是觀察它們的角度造成的，這將影響到有多少環狀物遮擋了視野。

由此，關於AGN的統一理論成為普遍的觀點。該理論指導我們，如果一個黑洞是通過其環狀體被觀察到的，那麼它應該顯得很模糊。如果它被從環的下方或上方觀看，它應該顯得很亮。然而，根據目前的研究，過去的研究太過依賴來自不那麼遮蔽的天體的數據，並使研究結果出現偏差。

新研究的重點是黑洞對空間物質的攝取速度，或其吸積率。研究發現，吸積率並不取決於黑洞的質量，它的變化很大，取決於它被氣體和塵埃環遮擋的程度。

“這為黑洞周圍的環狀結構並不都是一樣的這一觀點提供了支持，”物理學和天文學教授、該研究的共同作者Ryan Hickox說。“結構和它的生長方式之間存在著一種關係。”

該結果顯示，一個AGN周圍的塵埃和氣體的數量與它的“進食”程度直接相關，證實了不同的AGN群體之間存在著超越方位的差異。當一個黑洞以高速度吸積時，能量會吹走灰塵和氣體。因此，它更有可能不受遮擋，顯得更加明亮。相反，一個不太活躍的AGN被一個更密集的環形體所包圍，顯得更暗。

Ananna說：“在過去，不確定被遮蔽的AGN群體與更容易觀察到的、不被遮蔽的AGN群體有何不同。”這項新研究明確顯示了這兩個群體之間的根本區別，這超出了觀察角度。

這項研究源於對美國宇航局的高能X射線望遠鏡Swift-BAT探測到的附近AGNs進行的長達十年的分析。該望遠鏡允許研究人員掃描本地宇宙，以探測被遮擋和未被遮擋的AGNs。

這項研究是一個國際科學合作的結果–BAT AGN光譜調查（BASS）–它已經工作了十多年，收集和分析Swift BAT觀測的AGN的光學/紅外光譜。

Ananna說：“我們以前從未有如此大的X射線探測到的被遮蔽的本地AGN的樣本。這對高能X射線望遠鏡來說是一個很大的勝利。”

這篇論文建立在研究小組以前分析AGN的研究基礎上。為了這項研究，Ananna開發了一種計算技術來評估遮蔽物質對觀察到的黑洞屬性的影響，並分析了由更廣泛的研究小組使用這種技術收集的數據。

根據這篇論文，通過了解一個黑洞的質量和它的“進食”速度，研究人員可以確定大多數超大質量黑洞何時經歷了大部分的增長，從而提供關於黑洞和宇宙演化的寶貴信息。

“我們領域中最大的問題之一是超大質量黑洞從何而來，”Hickox說。“這項研究提供了一個關鍵的部分，可以幫助我們回答這個問題，我期望它能成為這個研究學科的試金石參考。”

未來的研究可能包括專注於允許該團隊在本地宇宙之外搜索的波長。從近期來看，該團隊希望了解是什麼觸發了AGN進入高吸積模式，以及快速吸積的AGN需要多長時間才能從嚴重遮蔽過渡到不遮蔽。