科學(xué)家們觀察星系中超大質(zhì)量黑洞噴射出的星系氣體

一張半人馬座A的圖片，內(nèi)含在其心臟部位活躍著的星系核。（圖片版權(quán)：NASA/錢德勒X射線中心CXC/史密斯天體物理觀測(cè)臺(tái)SAO；光學(xué)圖片：羅夫·奧爾森；紅外線圖片：NASA/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室-加州理工；無線電：國(guó)家射電天文臺(tái)/AUI/國(guó)家科學(xué)基金會(huì)/哈特福德大學(xué)/M·哈德卡塞爾）

天文學(xué)家們認(rèn)為，每個(gè)星系的生命長(zhǎng)河中都會(huì)經(jīng)歷這么一個(gè)時(shí)期：星系會(huì)將其內(nèi)部的大量氣體噴射而出，但他們還搞不清楚是什么導(dǎo)致了星系的這場(chǎng)“中年危機(jī)”。

氣體噴射一旦發(fā)生，該星系就失去了形成新恒星所需的原料。星系中更年輕，更藍(lán)的恒星時(shí)日無多，大限將至，衰退為更老，體積更小，更紅的恒星。紐約大學(xué)阿布扎比分校的研究者們想了解位于星系中心的超質(zhì)量黑洞是否是這一現(xiàn)象的罪魁禍?zhǔn)祝谑撬麄冄芯苛撕诙吹幕顒?dòng)是如何幫助星系排放這些氣體的。

“我們對(duì)「超質(zhì)量黑洞」的活動(dòng)和整個(gè)星系氣體噴射之間的關(guān)聯(lián)度的認(rèn)知少得可憐?！睈凵I·耶茲迪是紐約大學(xué)阿布扎比分校的一位研究這一領(lǐng)域的科學(xué)家，同時(shí)也是一篇論文的第一作者，在一份報(bào)告中做過這樣的表述。

研究人員聚焦于MaNGA 1-166919星系，（MaNGA 1-166919）在此謹(jǐn)代表該星系曾是調(diào)查一個(gè)被稱為“在APO繪制附近星系地圖”的項(xiàng)目，就是，給相鄰近的星系繪制星圖。

天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)MaNGA 1-166919有所謂的活躍星系核：由于超質(zhì)量黑洞的圓盤爆發(fā)出的能量使這個(gè)星系的中心格外明亮，通常是一對(duì)探照燈般的噴射，由星系中心向兩個(gè)方向射出。這讓天文學(xué)家們對(duì)MaNGA 1-166919特別感興趣。

一張從EDSI遺留成像調(diào)查中提取的斑點(diǎn)源的合成圖片。（圖片版權(quán)：Dey et al/legacy survey.org）

通過無線電波和可見光兩種手段觀察星系（銀河系），研究人員發(fā)現(xiàn)正是超質(zhì)量黑洞的這兩種噴射物將氣體直接送出星系。科學(xué)家還找到了外流氣體是恒星形成的證據(jù)：在一些區(qū)域使其加速，再在其他區(qū)域使其急速冷卻。

長(zhǎng)遠(yuǎn)的研究不但會(huì)告訴我們關(guān)于MaNGA 1-166919的未來，還會(huì)讓我們知道銀河系和我們的鄰居仙女座星系都正在經(jīng)歷“中年危機(jī)”，它們的都在逐漸衰老，變紅。

該研究在8月4日出版的《天體物理學(xué)雜志》中的一篇論文里有所描述。

相關(guān)知識(shí)

黑洞是時(shí)空展現(xiàn)出極端強(qiáng)大的引力，以致于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區(qū)域。廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)，足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時(shí)空，形成黑洞；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界。雖然，事件視界對(duì)穿越它的物體的命運(yùn)和情況有巨大影響，但對(duì)該地區(qū)的觀測(cè)似乎未能探測(cè)到任何特征。在許多方面，黑洞就像一個(gè)理想的黑體，它不反光。

超大質(zhì)量黑洞的形成有幾個(gè)方法。最明顯的是以緩慢的吸積（由恒星的大小開始）來形成。另一個(gè)方法涉及星云萎縮成數(shù)十萬太陽(yáng)質(zhì)量以上的相對(duì)論星體。該星體會(huì)因其核心產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)所造成的徑向擾動(dòng)而開始出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，并會(huì)直接在沒有形成超新星的情況下萎縮成黑洞。第三個(gè)方法涉及了正在核塌縮的高密度星團(tuán)，它那負(fù)熱容會(huì)促使核心的分散速度成為相對(duì)論速度。最后是在大爆炸的瞬間從外壓制造原生黑洞。

形成超大質(zhì)量黑洞的問題在于如何將足夠的物質(zhì)加入在足夠細(xì)小的體積內(nèi)。要做到這個(gè)情況，差不多要將物質(zhì)內(nèi)所有的角動(dòng)量移走。向外移走角動(dòng)量的過程就是限制黑洞膨脹的因素，并會(huì)導(dǎo)致形成吸積盤。根據(jù)觀測(cè)，黑洞的類別有著一些差距。一些從恒星塌縮的黑洞，最多有10倍太陽(yáng)質(zhì)量。最小的超大質(zhì)量黑洞約有數(shù)十萬太陽(yáng)質(zhì)量。但卻沒有在它們之間的中介質(zhì)量黑洞。不過，有模型指異常明亮的X射線源有可能是在這個(gè)遺失范圍的黑洞。

BY: Rahul Rao

FY: ISHUCA·柳

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