科學家首次測量出黑洞風的溫度波動

黑洞周圍發散著超快速的氣體流，科學家測量出了這些氣體流快速改變的溫度。

超大質量黑洞的胃口可以非常大，它能不斷吞噬被自身重力吸引過來的氣體、塵埃及其他物質。這些大餐能演變得非常混亂，圍繞黑洞的物質盤能甩出超快速的熱氣流——也就是黑洞風——噴射穿過黑洞的宿主星系。根據美國宇航局的核光譜望遠鏡陣列獲得的一個超大質量黑洞的最新測量數據，黑洞風的升溫和降溫只需幾個小時。

科學家利用核光譜望遠鏡陣列和歐洲航天局的XMM-牛頓望遠鏡得出該結論，並發表在3月2日出版的《自然》雜誌。

菲奧娜·哈里森是核光譜望遠鏡陣列的主要研究者，她同時也是本傑明·M·羅森物理學教授；加州理工學院物理學、數學和天文科學學院肯特和喬伊斯·克雷薩夫婦領袖主席。她說：「我們知道超大質量黑洞會影響其宿主星系的環境，而從黑洞附近颳起的強風可能是其中一種影響方式。這些風是如何形成的，它們能攜帶多少能量到宿主星系，首次觀測到的快速溫度變化能為解答這些問題提供線索。」

超大質量黑洞周圍圍繞著由氣體和塵埃構成的圓盤，稱為吸積盤，黑洞從中吸取物質。但是，年輕且充滿活力的黑洞，比如核光譜望遠鏡陣列研究的這個，只能在吸積盤開始向四面八方發散快速熱氣流之前大快朵頤。這些風的速度是光速的四分之一，並且攜帶著大量物質，它們能擾亂黑洞宿主星系的恆星形成。

為了測量這些風的溫度，該團隊研究了來自黑洞邊緣的X射線。隨著這些射線接近地球，它們會穿過黑洞風，一些X射線譜的波長會被風所攜帶的物質吸收，比如鐵和鎂。當X射線抵達地球時，通過檢測X射線譜上的「洞」，也就是吸收特徵，天文學家就能更多地了解黑洞風的成分。

在觀測X射線譜時，該團隊注意到這些吸收特徵在幾個小時內會消失又重新出現。他們因此推斷，X射線實際上將風加熱到非常高的溫度——幾百萬華氏攝氏度——高到它們無法再吸收X射線。接著，風會冷卻，吸收特徵將重新出現，重新開始這個循環。

邁克爾·帕克是劍橋大學天文研究所的博士後，也是該論文的第一作者。他說：「這是我們第一次觀測到黑洞風和黑洞輻射之間的相互作用。這些黑洞風是如何形成和促進的，它們的位置在哪裡，力度有多強，能持續多久，進一步的研究很有可能對這些知識產生廣泛的影響。」

這篇論文的標題是「相對論性外流氣體對黑洞吸積盤內部的反應。」其他加州理工的共同作者包括哈維爾·加西亞博士後。該研究由歐洲研究委員會、歐盟第七框架計劃、英國科技設施理事會、歐洲航天局和美國宇航局聯合資助完成。

核光譜望遠鏡陣列是一個由加州理工領導，噴氣推進實驗室管理，用於美國航天局華盛頓科學任務理事會的小探險家任務。噴氣推進實驗室由加州理工管理，用於美國航天局。

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