本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
一些不尋常的東西被發現潛伏在幾個星系中心的黑洞周圍。天文學家認為這可能限制了黑洞的生長,以及星系中其他地方的恆星的生長。
研究附近星系的天文學家發現了一種新型外流,稱為超快外流,或 UFO。一個由Francesco Tombesi領導的國際天文學家團隊,他來自馬里蘭大學和美國馬里蘭州的NASA戈達德太空飛行中心,進行了這項研究。他們昨天在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上發表了他們的發現。
天文學家多年來都知道,位於星系中心的黑洞質量越大,在該星系的“核球”中——一個充滿恆星的大致球形區域——他們可以期望找到的恆星就越多。
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但他們認為這兩者之間存在聯絡有點奇怪。黑洞——雖然經常被描繪成一個吞噬一切的宇宙真空吸塵器——實際上隻影響其附近的太空,並且總體上對其所在的星系影響很小。
黑洞周圍環繞著一個數百萬度、發射X射線的氣體盤。這種氣體被吸入黑洞併為其提供能量。然而,一些盤狀物質會逸出並以高能粒子噴流的形式向外重定向。
然而,這些噴流並不能解釋黑洞和核球之間的聯絡。因此,天文學家開始尋找一種新型的黑洞外流,這種外流介於以光速一半速度傳播的粒子噴流和已知速度慢得多的外流之間。
現在,Francesco Tombesi 和他的同事們發現了這種新型外流。它被稱為“超快”,因為它比已知的其他外流更快,但比噴流慢。UFO 可以解釋黑洞和核球大小之間的聯絡。它們包含更多的質量,並且比噴流具有更寬的張角,因此應該更多地與星系中恆星之間的物質相互作用。
Tombesi 的團隊使用歐空局的XMM-牛頓X射線天文臺,對 42 個已知存在黑洞的附近星系進行了調查。
在他們觀察的 40% 的星系中,Tombesi 和他的團隊看到,地球和黑洞之間必定存在一團物質。這些雲正在改變來自黑洞盤的 X 射線的屬性。該團隊計算出,這些物質雲必定距離黑洞 0.001 到 0.1 光年之間。在天文術語中,這非常近。
Tombesi 的團隊之前已經發表了兩篇論文,表明他們看到的雲是一種新型外流。昨天發表的論文有助於深入瞭解 UFO 的特性。
由於 UFO 靠近黑洞,因此會暴露在大量的輻射下。這意味著構成它們的粒子的電子會從原子中剝離出來,這個過程稱為電離,從而使 UFO 由高度電離的等離子體組成。
UFO 每年從黑洞周圍吸取大約一個太陽質量的物質,並以高達每秒 100,000 公里的速度噴射出去。這些質量原本可能會落入黑洞,或者用於星系核球中的恆星形成。透過從星系中心移除這些物質,UFO 抑制了黑洞的生長和核球中恆星的生長。
Tombesi 和他的團隊還有一篇論文正在撰寫中。它將比較 UFO 和一種較慢的外流,稱為暖吸收體,他們認為暖吸收體具有不同的起源。在那之後,他們將不得不等到計劃於 2014 年發射的Astro-H X 射線望遠鏡發射,才能更好地瞭解 UFO 如何影響其黑洞所在的星系。
參考文獻
Tombesi, F., Cappi, M., Reeves, J., & Braito, V. (2012). Evidence for ultrafast outflows in radio-quiet AGNs - III. Location and energetics Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters DOI: 10.1111/j.1745-3933.2012.01221.x