黑洞吞噬的物質和光，消失在事件視界內，半徑可達300光年

2020-09-04 博科園

通常黑洞排出的物質比所捕獲的物質多一千倍，同時控制噴射流和捕獲的機制是黑洞吸積盤，這是一種由氣體和塵埃組成的巨大質量盤，以極高的速度圍繞黑洞旋轉。吸積盤是高熱的，會發出光和其他形式的電磁輻射。軌道物質的一部分被拉向中心，消失在事件視界內，事件視界是物質和光都無法逃脫的臨界點，另一個更大的部分被吸積盤本身發射的輻射的壓力推得更遠。

每個星系都被認為在其中心有一個超大質量黑洞，但並不是所有的星系都有或仍然有吸積盤。那些這樣的星系被稱為活動星系，因為它們有活動的星系核。傳統模型假設積聚在活動星系中心區域的物質有兩個階段：由核噴射出的物質高速電離氣體流出，以及可能流入核的較慢分子。巴西聖保羅大學天文、地球物理和大氣科學研究所(IAG-USP)博士後研究員丹尼爾·梅現在提出了一個將這兩個階段整合到一個場景中的新模型。

研究模型發現，分子相似乎與電離相具有完全不同的動力學，它也是流出的一部分。這意味著有更多的物質被從中心吹走，活動星系核在整個星系的結構中發揮著更重要的作用，其研究發現發表在《皇家天文學會月刊》上。研究人員根據對兩個活躍星系的研究確定了這種模式：NGC1068和NGC4151，NGC代表新的星雲和星團總目錄，建立於19世紀末。使用高度細緻的圖像處理方法，在兩個非常不同的星系中發現了相同模式。

半徑可達300光年

現在大多數天文學家都對研究非常大的數據集感興趣，而本研究的方法正好相反，以一種幾乎是手工的方式研究了這兩個的個體特徵。新的研究表明，最初星系中心區域的分子氣雲坍塌並激活了核心，形成了吸積盤。吸積盤發出的光子溫度達到100萬攝氏度左右，將大部分氣體向外推了很長一段距離，而一小部分氣體被圓盤吸收，最終墜入黑洞。

當雲團被吸入圓盤時，會形成兩個不同的相：一個是由於暴露在圓盤上而電離的，另一個是分子的，被它的輻射遮蔽了。研究發現分子部分完全與電離部分聯繫在一起，這就是所謂的流出。研究將氣體的兩個相聯繫起來，之前被認為是不相連的，並將它們的形態符合單一的情景。電離氣體來自於這種分子氣體的碎裂，當它碎裂時，它會在一個半徑可達300光年的不斷膨脹熱泡中被推得更遠。

為了便於比較，值得一提的是，這幾乎是地球到比鄰星距離的70倍，比鄰星是距離太陽系最近的恆星。當研究人員觀察這兩個星系的中心區域時，看到了這個巨大的氣泡輪廓，分子壁勾勒出了它的輪廓。分子壁碎裂，電離氣體被驅逐出去，吸積盤看起來是一個極其明亮的亮點。從它到達我們的所有信息都與一個像素相對應，所以沒有足夠的解析度來辨別它可能的部分，只從黑洞的影響知道黑洞。在古代宇宙中有更多的可用氣體，所以像那樣的過程影響更強烈。

研究在相對較近的星系（如NGC1068和NGC4151）中觀察到的是發生在較遠星系過程的一種溫和形式，這些星系在遙遠過去的活動核現在被探測到是類星體。

博科園｜研究/來自：聖保羅研究基金會

參考期刊《皇家天文學會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa1545

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