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天文學家首次檢測到連續打了兩個『飽嗝』的黑洞

天文學家首次檢測到連續打了兩個『飽嗝』的黑洞
Galaxy SDSS J1354+1327 (NASA , ESA, and J. Comerford [University of Colorado-Boulder])


黑洞並不僅僅滿足於榨乾它們周圍的空間。最終當無物可以吞噬的時候,他們會安靜下來,耐心地等待,直到有星際物質經過他們的身邊。


然後,他們就像是蘇醒過來的冬眠巨獸,開始進食,同時噴射出大量的粒子射線。現在,我們的科學家們檢測到了這些射線,而且不是一次,而是兩次——這是天文學界前所未有的壯舉。

最近10萬年里的兩次射線爆發表明,超大質量黑洞存在冬眠期和活躍期兩種交替循環的狀態。


當然,它實際上並非像我們所用的形容文字那樣具有動物性,因為黑洞不是活的或者有意識的東西,但是對於黑洞吞噬物質的方式來說,這卻是一個貼切的比喻。


我們每個人都聽說過,黑洞因為自身超絕的質量,宇宙中沒有任何物質可以逃脫它的引力,即便是光線也不行。但真正奇妙的是,它們吃東西的時候,並不會真的吃干抹凈,渣滓不剩。


當它們拉扯吞咽氣態物質或恆星行星時,會從接近事件視界的地方發射出強大的高能粒子噴流,但只會在視界外,不會超越視界。

科羅拉多大學博爾德分校的一位天文學家、研究人員Julie Comerford表示:「黑洞是貪婪的老饕,事實證明他們也沒有良好的餐桌禮儀。我們知道有很多例子表明,黑洞在吃掉其他天體的時候會打嗝,但是現在我們發現了一個擁有超大質量黑洞的星系,而這個黑洞並非打了一個飽嗝,而是兩個。」


被發現的黑洞就像位於星系中心的超大型怪獸,科學家將其稱為SDSS J1354 + 1327或簡稱J1354。它距離地球大約800光年,據錢德拉的觀測數據顯示,因為X射線噴流,它成為深空背景中一個非常明亮的點——比我們太陽的射線規模大數百萬乃至數十億倍。


研究人員將錢德拉X射線天文台的X射線數據與哈勃太空望遠鏡的可見光成像照片進行了重疊比較,發現黑洞的周圍有一層厚厚的星際塵埃和氣體物質。


Comerford說:「我們看到的這隻怪獸在飽餐一頓後打了個飽嗝,然後昏昏欲睡開始打盹,幾萬年後醒來再次胡吃海塞,並且又打了個嗝——至少按照現有的理論,我們可以得到這幅物理圖景。幸運的是,我們恰好在望遠鏡轉向這個星系的時候,清楚地記錄下黑洞活動的證據。」


證據就是黑洞附近氣體中的兩個氣泡——一個在黑洞之上、一個在黑洞之下;它們就像是黑洞進食後的殘渣。科學家能夠判斷出兩個泡泡形成於不同的時間。

下方的泡泡已經從星系中心向外擴張了3萬光年,而上方的泡泡從星系中心處擴張了3000光年。它們被稱為費米氣泡Fermi bubbles——星系中的物質落向黑洞時會開始旋轉,就像浴缸中的水流旋轉流走的樣子。由炙熱氣體和塵埃組成的漩渦會產生很強的磁場,向外噴射由高能輻射和高能宇宙射線粒子組成的噴流,從而產生類似的「氣泡」結構。


從這些氣泡的擴張速度來看,天文學家能夠粗略地推算出兩次吞噬事件間隔了不到10萬年的時間。


那麼到底黑洞吃了什麼導致它史詩般地消化不良呢?另一個星系。由於兩者之間的碰撞,J1354和氣態星雲物質相互連接在一起。就像拔河一樣,最終將第二個星系的物質旋轉拉扯向黑洞,一點點被蠶食。


博士生Rebecca Nevin說:「這個星系確實打了我們一個措手不及。我們能夠證明星系北部的氣泡與衝擊波的前緣是一致的,南方的氣泡與黑洞中早期的噴流物質相一致。」


我們銀河系中央也有一個由射手座A *(中心處的黑洞)攝食事件所導致的費米泡。而且,如同J1354黑洞的節律:進食、睡覺,然後再次進食,天文學家相信射手座A *也會再次醒來開始大吃特吃。

這項研究在美國天文學會第231次會議上發布,並且已經發表在《天體物理學期刊》Astrophysical Journal。


本文譯自 sciencealert,由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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