1400萬光年外正在上演!黑洞如何成長?三條氣體旋臂告訴我們答案

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距離銀河系大約1400萬光年遠的Ciricinus星系中心,有兩個黑洞在中心附近舞蹈,一個質量超大,另一個只有100倍太陽質量,非常知曉。最新的觀測顯示,這個超大質量黑洞可不一般,長期以來非常之活躍,因為大量的氣體在其周圍聚集,就像眾人簇擁一般,圍繞著這些氣體,研究人員發現了不尋常的地方。

根據阿塔卡馬大型射電望遠鏡數據,黑洞周圍聚集了大約3種氣體成分,不斷循環,構成了一個甜甜圈造型的結構,這也是科學家首次真實還原了黑洞吞噬氣體的全過程。氣體像三維噴泉那樣從吸積盤的上方和下方噴出,構成了一個圓環狀結構,雖然,真實黑洞周圍的氣體行為應該更加複雜。

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從這次觀測中我們可以得出結論,黑洞捕獲氣體的步驟應該是這樣的,首先將宇宙空間中的氣體通過引力控制住,並在黑洞周圍形成圓盤。第二,氣體基本上被控制後,開始落入黑洞中,因此我們可以看到一個長長的氣體細絲落入黑洞之中,這個過程是會發光的,就像我們在星際穿越中所看到的黑洞那樣。

發光不代表黑洞發光,而是氣體分子被加熱摩擦至極高的溫度。第三,這些氣體分子中一些會從吸積盤上方和下方噴出,形成一個噴泉狀的結構,這就是一個引力旋渦。日本國家天文臺的研究人員將觀測數據導入Cray XC30 ATERUI超級計算機,建立了黑洞吞噬氣體的模擬效果,這個調查直接顛覆了我們對黑洞認識的傳統觀點。

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因為在我們看來,黑洞吸積物質會形成一個吸積盤,但是吸積盤的垂直結構我們很不明確,給人的感覺就像是一個二維的結構,但事實上不是,黑洞吞噬氣體是個三維的結構,在吸積盤上下方向都有氣體捲入和溢出。

從結構上看,並不是一個單純的甜甜圈結構,只能說是由多個甜甜圈結構組合而成的,但在Y軸方向上形成了噴泉結構。根據光譜分析結果,Ciricinus星系中心黑洞周圍被捲入的氣體大致有CO分子氣體和C原子氣體,分別以橙色和青色標記。

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我們所看到的以上多層甜甜圈結構位於黑洞的事件視界之外,這是我們可以看到的地方,落入黑洞的部分當然也是不可見的。因為黑洞的逃逸速度為光速,引力足夠強大,連光都無法逃脫,沒有任何形式的輻射可以逃脫黑洞。根據廣義相對論,黑洞周圍的空間顯然被扭曲到了極致,至於如何演化,這一點仍然是個未解之謎。對於一個數百萬、數千萬倍太陽質量的黑洞而言,其引力控制著整個星系,但我們對其形成卻知之甚少。

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有一種結論認為,超大質量黑洞形成並非通過合併,而是質量相當於100倍太陽質量的恆星,直接通過爆發形成黑洞,這就是超大質量黑洞種子。還有一種可能,即氣體雲如果質量大於太陽質量的10萬倍,也會形成黑洞。


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