黑洞會噴出等離子射流?該現象在150億光年外的星系團發生

2021-01-09 奇點使者

相信大家都有看過關於黑洞的文章或報導,大多數的報導都說黑洞在不斷的吞噬宇宙中的物質,但你有沒有聽說過黑洞往外噴東西呢?在數十億年前,在一個離我們有150億光年外的星系團中心,一個黑洞噴出了等離子射流!

具體來說,情況是這樣的,當等離子體衝出黑洞時,它推開了阻礙它道路的物質,形成了兩個相距180度的大空穴。這就引起了很多天文學家的注意,其中,麻省理工學院卡夫裡天體物理和空間研究所的麥可·卡爾扎迪拉用了同樣的實驗辦法。他們根據隕石坑的大小來計算小行星撞擊能量,然後利用這些太空穴的大小來計算黑洞噴發呃能量。

發表在《天體物理學》期刊上的新研究中,卡爾扎迪拉和合著者研究了星系團SPT-CLJ0528-5300的噴發。將置換氣體的體積和壓力與兩個大空穴的年齡結合起來,就可以計算出噴出的總能量,目前遙遠星系團中發現的最強大噴發就是超過10^54焦耳的能量。宇宙中點綴著星系團,而這些星系團聚集了成千上萬個充斥著熱氣和暗物質的星系。在每個星團的中心都有一個黑洞,黑洞都會經歷進食的時期,也就是黑洞從星團中吞噬等離子體,然後就是爆炸性噴發的時期,一旦吞噬達到飽和量,黑洞就會發射出等離子射流,就比如SPT-0528的噴發階段。

儘管黑洞噴發發生在數十億年前,這對於我們來說非常遙遠,甚至是在我們的太陽系還沒形成之前,而這道來自星系團的光也是花了很長時間才傳播到美國宇航局繞地球運行的X射線發射的錢德拉天文臺。由於星系團充滿氣體,早期的理論預測中稱,當氣體冷卻下來之後,星系團將看到高速率的恆星形成,而這種形成就需要冷卻的氣體才能形成。然而出乎意料,並沒有預期的那樣高速率的恆星形成,人們猜想,難道是有什麼東西阻止了氣體完全冷卻嗎?

事實如此,罪魁禍首就是超大質量的黑洞,由於黑洞噴發的等離子體使星系團中的氣體溫度過高,導致氣體無法快速形成恆星。另外,我們記錄到的SPT-0528的爆發還有一個特點使它有別於別的黑洞噴發。

那就是SPT-0528的噴發實在是太大了。天文學家認為,氣體冷卻和黑洞釋放熱氣的過程,是保持星系團溫度穩定平衡的原因,使得星系團的溫度始終徘徊在1800萬華氏度左右。它更像是一個恆溫器,然而 SPT-0528的突出並不處於平衡狀態,它的黑洞噴發是一個有「故障」的恆溫器。在SPT-0528之前,也研究過一個與之不同的星系團,這個星系團則表現出了與SPT-0528完全相反的行為。這個星系團中的黑洞不是猛烈噴發,而是無法阻止氣體冷卻。與其他一致的星系團不同的是,它充滿了年輕的恆星託兒所,這才是它不同之處。

天文學家發現了這麼多星系團的不同特徵,也便於我們了解星系團在宇宙時間內的演變。為了研究這一點,研究人員目前正在研究100個星系團,希望在不久以後能有更大的發現。

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