科學家觀測到磁場可能是黑洞兩個極端的關鍵鑰匙!吞噬或者捱餓!

科學家在觀測星系時,發現準直射流,這意味著該群星系中心必然存在一個超大質量黑洞。但是科學家在這些類似的星系又發現了一些奇怪的現象,其中一些黑洞似乎是活躍的,吞噬周圍的物質,以超高速噴射,而另一些則是靜止的,甚至是休眠的。為什麼一些黑洞在大吃大喝而另一些卻在捱餓?這引起了科學家的極大興趣!

結果,來自平流層紅外天文觀測站(SOFIA)的最新觀測為這個問題提供了線索:磁場。

科學家觀測到磁場可能是黑洞兩個極端的關鍵鑰匙!吞噬或者捱餓!


這是藝術家描繪的天鵝座A核心的插圖,展示了塵埃雲形狀的場景,以及從中心發射的直流,磁場將塵埃雲困在裡面。(索非亞是一架波音747SP客機,經過改裝後可以攜帶106英寸直徑的望遠鏡。SOFIA的新儀器,高分辨率機載寬頻帶相機(HAWC+),對排列整齊的塵埃顆粒的紅外輻射特別敏感。這已經被證明是研究磁場和測試統一模型的一個基本預測的強大技術:塵埃環在活動星系現象中的作用。)

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而索非亞的數據表明,這些磁場可以幫助隱藏在星系核心的黑洞提供能量,方法是限制環面上的塵埃,並使其足夠靠近,以便被飢餓的黑洞吞噬。比如磁場在活動星系天鵝座A的中心附近捕捉和限制塵埃,並將物質送入其中心的超大質量黑洞。

結果也確實如此,像天鵝座A這樣的活躍星系和不太活躍的同類星系,比如我們的銀河系,之間的一個根本區別可能在於黑洞周圍是否存在強磁場。

雖然天體磁場是出了名的難以觀測,但天文學家已經使用偏振光——散射產生的可見光和加速電子產生的射電光——來研究星系中的磁場。但是光波長太短,而射電波長太長,無法直接觀察環面。索非亞觀測到的紅外波長恰到好處,這使得科學家們第一次能夠鎖定並分離出塵土飛揚的環面。

科學家對此發現感到非常興奮,因為他認為全新的東西是非常神秘的,這些來自HAWC+的觀察結果是獨一無二的,它們向我們展示了紅外偏振如何有助於星系的研究。

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兩張天鵝座相互重疊的圖像顯示了銀河系的射流放射出的無線電輻射(紅色部分)。靜止的星系,像我們自己的銀河系,沒有這樣的噴射,這可能與磁場有關。黃色圖像顯示了背景恆星和星系中心在可見光下被塵埃覆蓋。SOFIA觀察到的區域在中心的小紅點裡面。

天鵝座A是瞭解磁場在限制塵埃環面和引導物質進入超大質量黑洞方面所起作用的最佳地點,因為它是最近、最強大的活動星系。最近用HAWC+對天鵝座A核心的觀測顯示,紅外輻射主要由排列良好的塵埃結構控制。將這些結果與赫歇爾空間天文臺的檔案數據,哈勃太空望遠鏡研究數據相結合,研究小組發現,這種強大的活躍星系,其標誌性的大規模噴流,能夠限制使用強磁場將暗環面“餵食”給超大質量黑洞。

科學家稱,為了全面瞭解磁場如何影響超大質量黑洞周圍環境的演化,需要對不同類型的星系進行更多的觀測。而HAWC+揭示了來自活動星系中心而不是靜止星系的高偏振紅外發射,它將支持磁場調節黑洞供給的觀點,並增強天文學家對活動星系統一模型的信心,這是非常有意義的研究,並且將一直會持續下去。


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