什么是宇宙中最大的爆炸？
2022-12-26 19:57阅读：
什么是宇宙中最大的爆炸？
自大爆炸以来，灾难性事件已经释放了巨大量的能量。这里是从来见证的最伟大的一个。
STARTS
WITH A BANG — DECEMBER 26, 2022
Ethan
Siegel
在宇宙中见到的最大爆炸的证据来自一个钱德拉和XMM-Newton的X射线数据的组合。这个爆发被位于星系团的中央星系的一个黑洞产生，它炸出了射流并在周围的热气体中雕刻了一个大空腔。研究人员估计，这次爆炸比之前的记录保持者释放出五倍更多的能量并且比一个典型星系团更多数十万倍。(Credit: X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S.
Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton; Radio:
NCRA/TIFR/GMRT; Infrared: 2MASS/
UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF)
关键要点
虽然恒星、超新星、黑洞合并和其他灾难性事件能释放出巨大量的能量，但我们已经看到某些甚至更宏大的东西。
在星系中心的超大质量黑洞能上升到数十亿个太阳质量，往往积极的向星系际介质注入前所未有的能量。
2020年，我们见证了一个黑洞戳进一个星系团的气体一个大约15倍于银河系大小的洞：从来见到的最大的宇宙“卡布姆”。
无论我们看宇宙何处，都充满了灾难性事件和瞬态爆发。
![什么是宇宙中最大的爆炸？]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
一个X射线、光学和红外数据的组合揭示蟹状星云核的中心脉冲星，包括脉冲星在周围物质中关心的风和外流。中央明亮的紫白色斑点真的是蟹脉冲星，它本身以每秒约30圈的速度自旋。这里显示的物质范围约为5光年，起源于一个大约1000年前成超新星的恒星，教我们甩射物的典型速度约为1500公里/秒。像这样的事件的总能量输出大约是太阳目前能量输出的100亿倍。(Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical:
NASA/STScI; Infrared: NASA-JPL-Caltech)
它们以各种各样的品种而来，从超新星到黑洞到合并事件等等。
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海豚座中的Zw II
96海豚是一个位于5亿光年外星系合并的例子。恒星形成被这些类别的事件触发，并且能在每个前身星系内消耗大量气体，而不是在孤立星系中发现的稳定的低水平恒星形成流。注意相互作用的星系之间的恒星流。(Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team
(STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration and A. Evans (University of
Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook
University))
无论是在光、粒子还是引力波中，能量输出总是能被量化。
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在这种艺术渲染中，一个耀斑星正在加速产生л介子的质子，这产生中微子和伽马射线。光子也被产生。能量中的极端事件被宇宙中已知的最大超大质量黑洞当它们正在积极进食时周围发生的过程产生。(Credit: IceCube
collaboration/NASA)
超新星释放高达10焦耳（J）的能量：总计太阳的整个生命周期输出。
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对在我们的宇宙中存在或被创造的真实黑洞，我们能观察被它们周围物质发出的辐射以及被向内螺旋、合并产生和一圈圈减弱的引力波。由激光干涉仪引力波天文台看到的最高能量的黑洞合并比超新星的能量更高数千倍。(Credit: Aurore Simonnet/Sonoma
State/Caltech/MIT/LIGO)
激光干涉仪引力波天文台的黑洞合并是甚至更高能的：高达约10J。
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从地球上看到的第二大位于星系M87中心的黑洞，在这里以三个视图显示。顶部是来自哈勃望远镜的光学的，左下角是来自国家射电天文台研究NRAO的射电的，右下角是来自钱德拉的X射线的。这些不同的视图有不同的分辨率，取决于光学灵敏度、使用的光波长以及用于观察它们的望远镜镜的大小。这些都是从黑洞周围区域发射的辐射的例子，表明黑洞毕竟不是那么黑。(Credit: Optical: Hubble/NASA/Wikisky; Radio:
NRAO/Very Large Array; X-ray: NASA/Chandra/CXC)
但最极端、最高能量的爆发源自由超大质量黑洞发射的射流。
![什么是宇宙中最大的爆炸？]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
半人马座A星系是最接近地球的一个活跃星系的例子，它的高能射流被中心黑洞周围的电磁加速度造成。它的射流范围比钱德拉已经围绕画匠A观察到的射流远更小，后者本身比在大质量星系团中发现的射流远更小。(Credit: X-ray: NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al
Radio: NSF/VLA/Univ. of Hertfordshire/M.Hardcastle et al. Optical:
ESO/VLT/ISAAC/M.Rejkuba et al.)
吸积的物质被这些庞然大物加速，将粒子一路甩进星系际空间。
![什么是宇宙中最大的爆炸？]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
活跃的星系IRAS
F11119+3257在近距离观察时显示可能与一个重大合并一致的流出。超大质量黑洞可能只有当它们正被一个主动进食机制“打开”时是可见的，这解释为什么我们毕竟能看到这些超遥远的黑洞。(Credit: NASA/SDSS/S. Veilleux)
撞击进周围的气体和等离子体，它们能雕刻出跨越数百万光年的空腔。
![Alcyoneus]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
这张图像显示了叠加盖在红外（WISE）数据上的射电数据，显示现在被识别为一个1600万光年（5兆秒差距）尺度巨型射电星系阿尔错纽斯（Alcyoneus）的全部物理程度，是目前宇宙中最大的已知星系。如果这发生在一个星系团内，能量反而会已经被注入星系团内的气体中，雕刻出一个大空腔。(Credit: M.S.S.L. Oei et al., Astronomy &
Astrophysics, 2022)
从来最极端的一个是最近在3.9亿光年外的蛇夫座星系团中发现的。
![什么是宇宙中最大的爆炸？]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
蛇夫座星系团的射电数据揭示超大质量黑洞（白色）的存在，但也存在一个超常大量的气体和超热等离子体，温度超过数千万K。.(Credit: NCRA/TIFR/GMRT)
美国宇航局的钱德拉X射线望远镜在那里发现了一个巨大的X射线源，是我们银河系直径的15倍。
![什么是宇宙中最大的爆炸？]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
X射线数据，在这里以粉红色显示并叠加在红外数据之上，将这个不起眼的星系团转变为天空中异常明亮和巨大的光源。X射线数据，甚至在3.9亿光年的距离上，在天空中也占据了大约四分之一度：是满月大小的一半。(Credit: X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S.
Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton; Infrared:
2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF)
结合红外和射电观测，一个巨大的空腔浮现。
![什么是宇宙中最大的爆炸？]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
来自X射线、射电和红外天文台的数据组合揭示了一个跨越约150万光年的巨大空腔，对应于从来发现的最大单事件能量的释放。(Credit: X-ray: Chandra: NASA/CXC/NRL/S.
Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA/XMM-Newton; Radio:
NCRA/TIFR/GMRT; Infrared:
2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF)
它被一个古老的、爆炸性的、超大质量的黑洞爆发雕刻，需要5×10J的能量。
![什么是宇宙中最大的爆炸？]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
作为下一代X射线天文台的灵猫（Lynx），将最终补充服务在地面上建造的30米级光学望远镜以及太空中詹姆斯韦伯太空望远镜和WFIRST等天文台。灵猫将不得不与欧洲航天局的雅典娜使命竞争，后者有一个优越的视野，但灵猫真的按角分辨率和灵敏度照耀的。这两个天文台都可以彻底改变和扩展我们对X射线宇宙的观望。(Credit: NASA Decadal Survey/Lynx interim
report)
一个更遥远、更高能的事件可能会等待经由欧空局的雅典娜或美国宇航局灵猫发现。
![OJ 287]( "什么是宇宙中最大的爆炸？")
OJ
287在它的耀斑阶段之一的X射线和射电复合图像。你在两个视图中看到的“轨道轨迹”是次级黑洞运动的一个暗示。这个系统是一个双超大质量系统，其中一个成分是大约180亿个太阳质量，另一个是1.5亿个太阳质量。当它们合并时，它们可能会发出更多的能量，尽管以引力波的形式，就像在最高能量注入的星系团中发现的那样。(Credit: A.P. Marscher & S. G. Jorstad, ApJ,
2011; NASA/Chandra and Very Large Array)
只有迄今为止从未见过的超大质量黑洞合并才能超越它们。
大多寂静的星期一以图像、视觉效果和不超过
200
字讲述一个天文故事。少说话;多微笑。
https://bigthink.com/starts-with-a-bang/biggest-explosion-universe/
