天文學家發現黑洞“噴泉”

大多數星系位於星系團中,包含從少數到數千個其他星系。例如,我們的銀河系屬於約50個星系群,它們的另一個大成員仙女座星系距離我們大約230萬光年遠。

天文學家發現黑洞“噴泉”

上圖是在X射線(藍色),氫線發射(紅色)和光學(黃色)中的明亮星系團星系Abell 2597的圖像。天文學家利用從毫米到X射線的多波長觀測,得出了與預測一致的結論,即這個星系既從其周圍吸收氣體,又從其超質量黑洞中排出物質,因此就像一個宇宙噴泉。

星系團是宇宙中質量最龐大、受引力約束的物體(根據目前的想法),以“自下而上”的方式形成,較小的結構首先發展起來,暗物質起著重要的作用。然而,它們是如何生長和進化的,這取決於幾個相互競爭的物理過程,包括熱的光內氣體的行為。

Abell 2597星系位於大約10億光年外的一個星系團的中心附近,它位於一個熾熱的星雲(數千萬度)中。天文學家早就推測,像Abell 2597周圍的等離子體這樣的星系間物質可以落在星系上,冷卻下來,併為星系的恆星形成提供新鮮的物質。

然而,他們也發現了相反的活動:星系的中心超大質量黑洞正在將物質噴射回熱的光介質中。天文學家使用了包括新的和存檔在內的廣泛數據。

這些敏感和廣泛的數據集使科學家能夠探索熱氣、銀河系中形成恆星的冷塵雲的熱力學特徵和運動,以及所有這些成分的相對空間排列。他們發現了對這些模型的詳細支持,包括熱物質進入星系和隨後轉化為新恆星,以及由中央超大質量噴流驅動的氣體流出。他們表明,在這個星系中發現了溫暖和寒冷的物質(儘管它們的密度不同),其中冷氣雲很可能會為黑洞提供能量,並明顯地耦合到從原子核噴出的強大噴流中。

結果是,位於Abell 2597中心的分子星雲和電離星雲是他們所稱的星系尺度的“噴泉”:冷氣排入了由中心黑洞的存在所產生的儲氣罐中,而這又推動了噴出的噴流,這些噴流隨後又冷卻並下沉。因為流出的物質移動得不夠快,無法逃脫銀河系的引力,他們得出結論認為,這個引人注目的星系噴泉似乎壽命很長。這也可能是這些巨大星系團中常見的現象,卻有助於解釋星系的演化。


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