作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2025/9/27 21:08:47
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科学家捕捉到银河系中心黑洞喷发的热风

 

自20世纪70年代起,天文学家便预言银河系中心的超大质量黑洞——人马座A*(Sgr A*)会喷发热风,而如今他们首次观测到这一现象。这项发现或许能解释该黑洞为何处于神秘休眠状态。近日,相关研究发表于arXiv

与众多星系中心的超大质量黑洞相比,被称为人马座A*的银河系中心黑洞显得异常安静。它不像其他星系黑洞那样喷射巨大能量喷流。但理论上所有超大质量黑洞(包括人马座A*)都会产生热风,即从黑洞事件视界附近喷发出的热气体流。

尽管早在1970年代就有理论预测,人马座A*的热风却始终未被确凿探测到。部分原因在于银河系中心黑洞周围环境(即由恒星、尘埃和气体密集组成的星周盘)极难观测。

美国西北大学的Mark Gorski和Elena Murchikova利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA),以空前精度测量了星周盘最内侧区域。他们不仅发现了意料之外的大片冷气体,更观测到一股炽热气体锥形穿透其间,这正是失踪多年的热风。

人马座A*周围的分子气体与X射线辐射。图源:Mark Gorski

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Gorski表示,在如此近距离的黑洞周围发现大量冷气体实属意外,传统观点认为该区域不可能存在冷气体。当他把图像展示给同事时说道:“我们必须聚焦这个发现,这困扰了我们超过50年。”

研究团队通过分析ALMA长达五年的观测数据,绘制出人马座A*数光年范围内的冷气体分布图,分辨率比以往提升百倍。他们通过模拟黑洞亮度波动,再从冷气体微光中剔除该干扰信号来实现这一突破。

数据显示出一个几乎无冷气体的清晰锥形区域。经计算,形成该热气体锥形所需总能量相当于2.5万个太阳的能量,既非邻近恒星所能产生,周边也无超新星遗迹可解释热源。Gorski指出:“这种能量级别证明黑洞确实存在,并且正在喷发热风。”

此前天文学家发现的“费米气泡”表明银河系中心黑洞曾喷射过喷流,但喷流是否会重现尚不明确。此次热风测量将有助于解释人马座A*相对休眠的原因,深化对黑洞演化阶段的理解。

伦敦大学的Ziri Younsi 强调:“我们对人马座A*质量的测算已非常精确,但其倾角仍存在多种可能。若能通过热风确定物质流入方向,将极大推动对银河系演化机制的研究。”

相关论文信息:https://doi.org/10.48550/arXiv.2509.10615


 
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