2D velocity dispersion of the two galaxies made by real data

快讯:发现两个迄今最大质量的黑洞

文章: Two ten-billion-solar-mass black holes at the centres of giant elliptical galaxies

  • 作者:Nicholas J. McConnell (UC Berkeley), Chung-Pei Ma (UC Berkeley), Karl Gebhardt (UT Austin), Shelley A. Wright (UC Berkeley), Jeremy D. Murphy (UT Austin), Tod R. Lauer, (NOAO), James R. Graham (UC Berkeley and Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics), Douglas O. Richstone (UM Ann Arbor)
  • 论文索引:astro-ph/1112.1078
  • 编辑整理:University of Arizona, 蔡峥

 

背景介绍:

大家知道,所有大质量星系中心都应该有黑洞。而对于高红移QSO的观测显示,在高红移的宇宙中,只有~100亿太阳质量的黑洞吸积才能产生如此之亮的QSO。所以,当QSO停止吸积“死去”后,应该剩下~100亿太阳质量的黑洞才对。所以,我们理应在近邻宇宙中观测到~100亿太阳质量的超大质量黑洞。但是,在这篇文章之前,最大的黑洞大概也就是60亿个太阳质量左右。我们理应可以观测到更大质量的黑洞。基本上在这种motivation的驱动之下,本文作者到最重的近邻Cluster (比如Abell 1367, Coma Cluster)的中心,找最亮最重的Brightest Center Galaxy (BCG),看其中心是否有更大质量的黑洞。

 

方法简介:

Brightest Center Galaxy很红,星族很老,是最大的椭圆星系,里三层外三层包裹很严实,而且,这两个星系都是20Mpc开外,不能分辨恒星轨道(简单计算就可以发现,一个恒星位置变化1”的时间就有>100年),怎么才能计算中心黑洞质量?一句话,本文用了fitting 2-D velocity dispersion的方法,这一fitting信不信就由你了,不过方法应该还是靠谱的。首先本文用了Germini North(8米)和Keck 2(10米)望远镜上的Integral-field spectrographs,简单说,这种仪器可以获得image上面某一部分的光谱,既得到了image, 又得到了image上面各个部分的光谱,当然分辨率取决于seeing,本文的工作有的数据达到了0.4”的seeing,已经是地面(除南极)可以达到的最高的分辨率了。有了二维图像上各个部分的光谱,就可以得到各个地方的”velocity dispersion”或者文章所说的line-of-sight velocity dispersion。然后,simulate模型黑洞质量,星系mass-to-light ratio, dark matter profile, 和在模拟引力势下面的 library of time-averaged stellar orbits,然后得到模拟观测的2-D velocity dispersion,再去与观测到的2-D velocity dispersion进行最小chi^2拟和(这种方法应该不是本文原创,如果做理论有兴趣了解细节,想在这个上面做工作的同学可以找前面的工作,文章似乎没有给出参考文献,可以发邮件给作者)。用这种拟和的方法,本文估计了两个巨大椭圆星系中心质量,找到了迄今为止最大质量的两个黑洞。下面是两个图:分别是两个星系2-D velocity dispersion和1-D velocity dispersion的观测结果。

 

2D velocity dispersion of the two galaxies made by real data
2D velocity dispersion of the two galaxies made by real data

 

 

Velocity dispersion as a function of radius R (with the center representing the central black hole)
Velocity dispersion as a function of radius R (with the center representing the central black hole)

 

                                                      

 

重要结论:

除了发现最大质量黑洞以外,本文最重要的一个结论就是如此巨大质量的黑洞似乎不在M-sigma relation的关系上面。下图给予了说明,可以看到,本文观测的两个星系都明显在M-sigma关系的上方。而M-sigma relation是现在研究星系中心黑洞反馈效应的最重要的关系。其实M-sigma relation本身也十分神奇,(sub-parsec黑洞增长居然和kpc的星系增长有关)。所以这个神奇的关系到底在什么黑洞质量、多大星系的范围内适用,也是这篇文章带给大家未来研究思考的一个重要问题。

M_sigma relation, you could clear see these two massive black hole locate above the current general relation
M_sigma relation, you could clear see these two massive black hole locate above the current general relation

 

华裔Team Leader:

最后是美女马中佩的照片,此人现为Berkeley 的professor,也承担中华民国中央研究院的职务。小时候在台湾小提琴获得过全台第一名。直到在美国读本科的时候还师从Boston Symphony著名小提琴演奏家学琴。当然,物理的老板也是很好,本科物理的老板是徐遐生教授。她PhD是师从 Prof. Edmund Bertschiger做CMB和宇宙学密度扰动理论。现在在观测方面,尤其是近邻星系方面又取得很好的发现。真是有福报不浅 🙂 非常欢喜看到越来越多的华人做到各个领域的顶尖,尤其是女性,更说明我们华夏民族也是尊重女性的典范 🙂

    分享到:

4 Replies to “快讯:发现两个迄今最大质量的黑洞”

  1. lyastro

    Chromium 15.0.874.121 Linux

    进行最小chi^2拟和的前提好像是残差符合高斯分布吧? 怎么觉得很少有人在意这么前提呢?这个不重要吗?

    • Zheng Cai

      Firefox 3.6.18 MacIntosh

      是的,谢谢指出来,刚查了百度百科:
      在回归分析中,测定值与按回归方程预测的值之差,以δ表示。残差δ遵从正态分布N(0,σ2)。(δ-残差的均值)/残差的标准差,称为标准化残差,以δ*表示。δ*遵从标准正态分布N(0,1)。

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *