罗宾汉黑洞从星云中偷取来制造新的恒星

黑洞排出的气体会在星系间扩散,甚至会影响恒星的形成
2017年9月7日

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黑洞排出的气体会在星系间扩散,甚至会影响恒星的形成

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我们很容易把黑洞想象成一种全能的宇宙排水沟,一个拥有超强引力的天坑,它会阻碍并吞噬经过的星云或恒星。虽然一旦物质穿过黑洞的视界,我们确实无法观察到它,但科学家们正在把注意力集中在边缘发生的事情上,那里的分子云在绕黑洞旋转时释放出大量的能量。

欧盟的科学家们正在研究被黑洞惊人的速度所丢弃的气体发生了什么,以及这如何影响像我们这样的星系,甚至星际空间中的恒星形成。

来自美国国家射电天文台的天文学家比约恩·埃蒙特博士一直在使用一些世界上最大的射电望远镜来研究这种气体喷射会发生什么,这是欧盟资助的黑洞和JWST项目的一部分。

他说:“我们想看看黑洞是如何影响整个星系的演化的。”

利用位于智利北部海拔5000米的阿塔卡马沙漠的先进射电望远镜,埃蒙特博士可以探测到气体分子被黑洞向外驱赶时的特征光谱特征。

“如果你有一个带吸积盘(围绕黑洞运行的粒子)的旋转黑洞,它实际上可以像一台发电机一样工作。它可以触发吸积盘两侧的磁场,这些磁场可以捕获带电粒子,”他说。

“你得到的是两个喷流,它们可以从黑洞很远的地方传播出去,它们可以穿过整个星系,甚至影响周围的环境。”

几乎每个星系的中心都可能有一个旋转的超大质量黑洞。埃蒙特博士发现,蜻蜓星系是早期宇宙中由合并星系组成的一个古老系统,它的黑洞喷出了龙卷风般的粒子射流,实际上,这可能会启动它的恒星形成。

埃蒙特博士说:“实际上,我们看到气体被排出的速度与恒星形成的速度相同。”

通过扫描无线电波来探测另一个恒星系统——蜘蛛网星系中的一氧化碳,他还能够证明分子气体可以在星系外存在并形成恒星,粒子喷流甚至可以通过触发冷却来帮助这一过程。

埃蒙特博士希望这些发现将为下一代太空望远镜——詹姆斯·韦伯望远镜——的使用奠定基础,该望远镜能够以前所未有的细节看到黑洞附近的分子气体。这将使我们对黑洞在星系演化中所扮演的重要角色有更深入的了解。

x射线碰撞

另一种探测黑洞吸积盘释放能量的方法是通过x射线光谱。加布里埃尔·庞蒂博士在德国马克斯·普朗克研究所领导了欧盟资助的HIGH-Z & MULTI-λ项目,他说:“落入黑洞的物质发射的大部分都是x射线。”

他的目标是寻找x射线耀斑是气体云穿过星系中心超大质量黑洞时引起的证据。

有史以来第一次,他能够观察到气体云被吸入我们星系中心的黑洞(人马座A*)时的x射线耀斑。然而,要确定这是否是x光检查增加的唯一原因还为时过早。

“x射线非常明亮。“如果你进行核反应,你只能从释放的物质中获得一小部分能量——黑洞吸积的效率要高很多倍,”庞蒂博士说。

更好地观察黑洞吸积盘的辐射也可以增加对黑洞大小的了解,以及它们如何准确地帮助形成恒星。

庞蒂博士说:“我们观察了附近的一个超大质量黑洞样本,并测量了它们的可变性,我们发现它与黑洞质量的相关性非常好。”

这种相关性可以用来确定距离,因为它们可以将发射强度与物体的质量和距离联系起来。

恒星的形成

“如果地球和银河系一样大,那么一个(超大质量)黑洞就只有你的指甲那么大。然而,这个物体可以影响地球大小的物体的物理特性,”庞蒂博士说。

为了更好地理解超大质量黑洞产生的粒子风,Ponti博士观察了恒星质量黑洞,这些黑洞比星系核心的黑洞小数百万倍,而且更容易管理。

他们观察到的令人惊讶的事情是,他们只是偶尔看到风,这取决于吸积盘对地球的方向。这意味着这些风与圆盘在同一平面上流动。

“当吸积盘正面朝上时,我们的视线不会穿过风,所以我们不会通过吸收来观察它,”庞蒂博士说。

这种粒子风携带着可以形成恒星的气体,可能是大多数黑洞的一个特征,一些研究推测,它们释放的物质甚至可能比一些黑洞吸收的还要多。越来越多的证据表明,黑洞不仅是星系间的破坏性力量,而且是星系形成的关键角色。

伊森·比尔比

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