几十年来，科学家们一直在讨论星系的中心存在超大质量的黑洞，如今，他们表示已经确定了这样一个黑洞的存在，这个黑洞拥有一个环绕着尘埃的气体盘（disk of gas）。
下面这张图是艺术家根据天文学家的模型绘制的尘埃气体盘的概念图，这个气体盘环绕在M77星系中心的超大质量黑洞周围。
M77星系距离我们约有4700万光年，位于南半球的鲸鱼座附近。天文学家使用智利北部的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）对其核心的环状旋转尘埃气体环进行成像，通过成像能够观测到一个半径为20光年的致密气体结构。这个致密结构正如理论所推测那样，环绕在黑洞周围。
这一重要发现源于日本天文台的今西正敏所领导的研究，在2018年2月1日出版的《天体物理学杂志通讯》上，同行评议的专家评价这一发现为：“这是第一次如此清楚地证明它的存在。”
根据现代天文学家的理论，包括银河系在内的几乎所有星系，核心都存在超大质量的黑洞。中央黑洞越大，星系越大。这听起来很合理，但主星系比中央黑洞大100亿倍，两个差异巨大的对象间应该很难产生直接影响。所以，二者间的关系是如何发展起来的呢？
天文学家将ALMA望远镜对准M77星系，便是旨在解决这个难题。M77星系的中心区域是一个“活动星系核”（Active Galactic Nucleus），这意味着物质正朝着中心的超大质量黑洞剧烈地陷落并迸发出强烈的光。活动星系核可以强烈地影响周围的环境，因此它们是解决星系和黑洞共同演化之谜的重要观测对象。为解释活动星系核的各种观测特征，天文学家建立了活动星系核的统一模型，即在活跃的超大质量黑洞附近，存在着布满尘埃气体的甜甜圈状结构。但是，这一结构的外观较整个星系而言，非常小巧。如今借助ALMA望远镜的高分辨率，天文学家在M77星系的中心可以直接看到这个结构。
哈勃望远镜拍摄的M77旋涡星系的中心区域，插图为ALMA望远镜揭示的星系中心的气体分布。ALMA拍摄了一个半径为700光年的马蹄形结构。它还拍摄了其中心一个半径为20光年的致密部分——黑洞周围的气态环面。红色表示发射的甲酰离子（HCO +）发射，绿色表示发射的氰化氢。
M77中心的超大质量黑洞附近的气体运动。朝向我们移动的气体呈蓝色，远离我们的气体呈红色。气体的旋转集中在黑洞周围。
通过对这个结构的研究，天文学家发现，M77星系中心的黑洞周围的气体分布比统一模型所推测的要复杂得多。这个圆环似乎有不对称性，这说明旋转不仅源于黑洞的重力，还包含了高度随机的运动。这些特征表示活动星系核可能发生过激烈的活动，包括与小星系的合并。
对黑洞的研究虽然还有很多谜团尚未解决，但这一活动星系核的发现，依然是前进的重要一步。
閱讀更多 奇怪哥 的文章
