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天文学家发现远古黑洞爆出电浆流体

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天文学家从早期宇宙中观察到爆炸中的超大质量黑洞喷发出电浆流体

【新三才首发】最近天文学家捕捉到一个来自宇宙遥远深处的天文现象,一个超大质量的黑洞疯狂地将其周围的物质吸入,并且有如爆炸般地喷发出电浆流体,导致其周围星系中的气体温度升高。

通常即使在最好的条件下这种天文现象也很难被观测到,因此这种天文事件特别令人印象深刻。这个黑洞离地球有110亿光年之远, 而我们存在的这个宇宙的年龄也还不足30亿年。

这个黑洞被命名为MG J0414 + 0534,由于重力透镜的作用,天文学家必须运用一些技术才能捕捉到它的详细影像。在地球和银河之间还有着差异很大的其他庞大星系,它的重力会扭曲从它旁边穿越过的光线路径,从而在其周围形成四个MG J0414 + 0534的影像,请参见下图。

观测成员之一的日本东京大学的天文学家峰崎岳夫指出,这种受到重力扭曲因而失真的作用就像一个天然望远镜, 能够使得远处的物体变的更清晰可见。并且此一现象可以让我们知道在早期宇宙中一些星系是如何演化的。

受到重力透镜作用呈现出的类星体影像

黑洞很复杂,特别是为星系提供动力的超大质量黑洞更是异常复杂。它们的密度非常巨大,它们的引力使它们周围形成无法返回的点(A Point of No Return),称之为事件边界(Event Horizon),在这个边界内的物质即使快如光速也无法穿越,因此我们看不到黑洞内部。

但是在事件范围之外,就是我们可以看到的部分,却是一个令人难以置信的极端环境。最极端的例子就是类星体,它是一个活跃的银河核心,中心有一个超大质量的黑洞。这些是银河系生命在早期的激烈活动阶段,黑洞活跃地在围绕着它周围的物质上不断衍化。

当增生的盘状物质(也被称之为吸积盘)在黑洞周围旋转并掉入黑洞时,随着剧烈的摩擦因而产生强烈的光和热量,使得类星体成为宇宙中最明亮的星体之一。但还不只如此,这些活跃的黑洞还具有离子化的喷射流体物质,它们以相当于光的速度从其两极区域喷射出来,但这些物质不是来自于黑洞内部。

天文学家认为这些喷射流体物质是从增生的盘状物质(吸积盘)的内部边缘沿着黑洞磁场引导至事件边界外部而到达其两极,然后高速喷出。

反过来,这些喷射流体可以冲入黑洞里的星系,吹走尘埃和气体云,否则尘埃和气体云会坍塌成为恒星,这样就有效地阻止了恒星的形成,这种现象被称为熄灭(Quenching)。

大多数较老的星系都被熄灭了,天文学家仍在弄清楚发生这种现象的机制。这种机制的例子就是类星体风,而喷射流体也是造成这种作用的因素之一。

MG J0414 + 0534的双极喷射流是从黑洞中射出的。观测团队系借着组合银河系的四个透镜影像,并消去前方银河系的引力效应,才得以重建这些喷射流体的图像。

如果移除重力透镜的效果,则MG J0414 + 0534的重建图像看起来就像上图。类星体周围的尘埃和电离气体的喷射流体以红色显示。一氧化碳气体的喷射流体以绿色显示,沿着喷射流体有着双极结构。

日本国立天文台天文学家中西幸一郎说,结合这种宇宙望远镜和ALMA的高解析度观测,我们就能有异常清晰的视力,是人类视力的9,000倍。他说,凭借这种极高的解析度,我们能够获得从超大质量黑洞所喷出的气流其周围的气态云分布和运动状况。当黑洞喷射出的流体撞击星际间的气态介质时会产生热量。根据这个热像图,研究人员能够计算出气态云的速度达每秒600公里(373英里)。而且,这种类型的星系它的气态云和喷射流体都相对较小,这表示我们正在观察的喷射流体是在几万年前就已形成,因此了解星系如何熄灭可能非常重要。

日本近代大学的天文学家井上喜树说,MG J0414+0534是一个年轻的喷射流体的很好例子。他说,他们发现了有力的证据,即使在喷射流体的早期演化阶段,喷射流体和气态云之间仍存在着重要的相互作用。他们的发现将更有助于更好的理解早期宇宙中星系的演化过程。

该研究已发表在《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)上。

(编译:郭慕法)

(责任编辑:姜启明)

(文章来源:新三才首发)

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