怎麼滿足黑洞的大胃口？

2020-11-13 似雨煙墨


如果你是一個光子，跟隨一個像銀河系或M51（上圖）這樣的螺旋星系的漩渦，最終會導致你盤旋進入末日——一個超大質量黑洞，它的核心。但這還不算最糟。

旋渦星系中的一些黑洞對星際物質有著超大的胃口，最終會使這些物質越過視界，墜入黑洞的「胃」裡。巨大的星系旋臂之間的塵埃和氣體，都是黑洞的「養料」。但假如有這麼一個星系，它不按這套規則運轉呢？

距離地球約15萬光年的定ESO 320-G030就是比較典型的星系，也是天文學家Eduardo Gonzalez-Alfonso和他的團隊研究的目標。他們模擬了H2O及其同位素和電離體的紅外吸收譜線，當然還包括如OH、NH、NH3的分子，以便確定ESO 320-G030到底以什麼為食。

「結果表明，H2O（以及其他分子，如OH、CH和CH+）與遠紅外輻射場源（由恆星和被核輻射加熱的塵埃顆粒發出）非常匹配，」Gonzalez-Alfonso說。「這意味著H2O主要是由這個遠紅外輻射場激發的，而不是由碰撞激發的。」

為了模擬人眼看不見的東西，研究小組用一個軟體代碼計算出激發（即粒子被注入更多能量後變得更具能量的過程）以及由H2O的數量、溫度、體積等因素決定的可比的水排放量和吸收量以及這個區域的大小。然後可以將這些因素與觀察到的發射和吸收進行比較。正是氫氧化物的轉變開始揭示出氣體的流入，正是這種氣體的流入維持了每年20倍於太陽質量的恆星核爆發。

隨著ESO 320-G030的神秘面紗被揭開，它也告訴了我們更多關於遙遠宇宙的信息，尤其是數十億光年之外的星系的信息——這意味著我們可以在這些星球成型之時就觀察到它們。雖然星系的合併可能與之有關，但星束和氣體的流動規則仍是未知。從未有證據表明，ESO 320-G030不是個例。

Gonzalez-Alfonso說：「可能有許多像ESO 320-G030那樣的劇烈膨脹的星系，伴隨著恆星形成的強烈核爆發，超大質量的黑洞會快速增長。因此，必須觀察這些遙遠的星系，觀察H2O和其他分子在這種極端事件中的紅外光譜，以便了解它們在整個宇宙星系演化中的整體關聯性。」

這些星系形成的真相究竟如何？答案一定就在某個遙遠的地方。

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