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谜团解开:活跃星系中心的黑洞进食和反馈

本站发布时间:2023-12-16 13:49:46

日本国家天文台的一位资深天文学家TakumaIzumi领导的一个国际研究小组在高分辨率(约1光年)下观测到了Circinus星系的活动核,Circinus银河系是MilkyWay的一个主要星系这一观测是由智利的大型毫米/亚毫米阵列天文观测望远镜实现的

这一突破标志着世界上第一次对包括等离子体、原子和分子在内的含硫气体中的超大质量黑洞的气体流量及其结构进行定量测量这种高分辨率使光束能够捕捉到流向超大质量黑洞的重力流,从而揭示出这种重力流是由被称为“引力稳定性”的物理机制产生的此外,该研究还发现,这种生长流的很大一部分并不能控制黑洞的生长相反,大多数从黑洞附近排出的气体都是通过微小的通道流动的,并返回到气体盘中参与到一个流向黑洞的裂缝流中,这与水在山外的循环方式非常相似这些定义代表了在超大质量黑洞的生长机制方面取得更大进展

这些观测结果于23年11月22日在《科学》杂志上重新发布

“超大质量黑洞”存在于许多星系的中心,其质量分布在地球的近百万个星系中但天文学家们一直在思考其形成的机制根据先前的研究,一个提出的机制表明,当重力向银河系中心移动时,黑洞中的熔岩流

当气体接近超大质量黑洞时,黑洞的张力引力会导致气体加速气体颗粒之间的摩擦增加导致气体的表面温度上升了数百万度,并导致光线不足知道一个活跃的星系核(AGN),它的右键可以通过星系中所有恒星的组合光有趣的是,流入黑洞的部分气体(吸积流)被认为是被其活动星系核的微弱能量吹走的,导致外流

以前的理论和观测研究提供了从10000光年到中心几百光年的时间尺度的精确观测然而,气体积聚发生在距离星系中心几十光年的地方这一有限的空间进一步加深了对改进过程的理解例如,为了改善和定量黑洞的数量,有必要测量流量的大小(流入的气体数量),并确定小规模流出的气体(等离子体、原子气体、分子气体)的数量和类型不幸的是,到目前为止,观察理解还没有取得显著进展

“多相气体的观测可以更全面地了解黑洞周围模式的分布和动力学,而我们的观测标志着在活动星系核中多相气体观测获得了更高的分辨率,”soutZhumi指出

Izumi和他的同事首次成功地捕捉到了高密度气体盘中的超重力黑洞,该气体从星系中心延伸了几光年长期以来,由于该地区的小规模和星系中心附近气体的复杂运动,人们一直在努力确定这种增长流然而,有研究表明,地面分子气体吸收来自活性核的光的位置在背景中非常明亮详细的分析表明,这种吸收材料正在远离地球当吸收材料在活性核和地球之间保持一致时,这表明月球已经成功地完全吸收了流向活性核的热量

该研究阐明了引起这种气体增积的物理机制观察到的气盘表现出实质上的重力作用力,而通过气盘运动计算出的压力是无法维持的当这种情况发生时,由于重量太轻,磁盘会塌陷,形成复杂的结构,失去了在星系中心保持问题的能力因此,气体迅速降落到中心黑洞,在星系的顶部被称为“引力不稳定性”

此外,该研究对气流的定量理解为活性细胞核奠定了基础考虑到观测到的气体的密度和上升流的速度,可以计算出向黑洞提供气体的速度令人惊讶的是,这个比率比维持活性细胞核所需的比率高出30倍换言之,在地球活动中心周围的1光年范围内,大部分的creation流动与黑洞的生长无关

那么,这些多余的气体去哪儿了?用ALMA对低相气体的高灵敏度观察可检测到活性细胞核的流出定量分析表明,流入黑洞的大部分气体是根据原子或分子流出排出的然而,由于速度太低,它们无法捕捉到黑洞的引力球,并最终返回到磁盘上在那里,它们被回收到一个通向黑洞的气流中,完成了星系中心的迷人气体回收过程

反映这些成就TakumaIzumiters说,“在持续生长的超大质量黑洞,特别是第二相气体中,以及供应商本身对其生长机制的加密之后,仅在短短几年内就检测到了该地区的流入和流出,这是为进一步了解超大质量黑洞而取得的重大成就。”展望未来,他继续说道“为了更好地理解宇宙史上超大质量黑洞的巨大规模,有必要对我们远离地球的各种类型的超大质量黑洞进行研究。这需要高分辨率和高灵敏度的观测,我们对ALMA的持续使用以及下一代的新型伽马射线干涉仪抱有很高的期望”


来源:

Materials provided by
Tohoku University.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Takuma Izumi, Keiichi Wada, Masatoshi Imanishi, Kouichiro Nakanishi, Kotaro Kohno, Yuki Kudoh, Taiki Kawamuro, Shunsuke Baba, Naoki Matsumoto, Yutaka Fujita, Konrad R. W. Tristram.
    Supermassive black hole feeding and feedback observed on subparsec scales. Science, 2023; 382 (6670): 554 DOI: 10.1126/science.adf0569

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