02.29 破纪录的黑洞爆炸

破纪录的黑洞爆炸


宇宙中最大爆炸的证据来自钱德拉和XMM牛顿的X射线数据,以及Murchison宽场阵列和巨型Metrewave望远镜,如图所示。喷发是由位于星系团中央星系的一个黑洞产生的,这个黑洞喷射出喷流,并在周围的热气体中雕刻出一个大洞。研究人员估计,这次爆炸释放的能量是先前记录保持者的5倍,是典型星系团的数十万倍。

发现了宇宙中最大的爆炸。这一创纪录的巨大喷发来自数亿光年外遥远星系团中的一个黑洞。
华盛顿特区海军研究实验室的西蒙娜·贾辛图奇是这项研究的主要作者,她说:“在某些方面,这次爆炸与1980年圣海伦斯火山的爆发是相似的。”一个关键的区别是,你可以将15个银河系连成一排放入火山口,这次喷发冲进了星系团的热气体中。”
天文学家利用来自美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧空局XMM牛顿的X射线数据,以及来自澳大利亚的Murchison宽场阵列(MWA)和印度的巨型metrevave射电望远镜(GMRT)的射电数据,做出了这一发现。
在距地球约3.9亿光年的蛇夫座星系团中发现了这一无与伦比的爆发。星系团是宇宙中最大的由重力聚集在一起的结构,包含数千个单独的星系、暗物质和热气体。


在蛇夫座星系团的中心,有一个包含超大质量黑洞的大星系。研究人员认为,这场巨大喷发的源头是这个黑洞。
尽管黑洞以向它们拉物质而闻名,但它们通常会排出大量的物质和能量。当落向黑洞的物质被重新定向成喷流或光束时,就会发生这种情况,喷流或光束向外射入太空并撞击周围的任何物质。


钱德拉在2016年的观测报告首次揭示了蛇夫座星系团巨大爆炸的迹象。Norbert Werner和他的同事报告在钱德拉星系团的图像中发现了一个不寻常的弯曲边缘。他们考虑这是否代表了超大质量黑洞喷流产生的热气体中空腔壁的一部分。然而,他们忽略了这种可能性,部分原因是黑洞要制造这么大的空腔需要大量的能量。

贾辛图奇和她的同事的最新研究表明,事实上,确实发生了一次巨大的爆炸。首先,他们证明了XMM-Newton也检测到了曲线边缘,从而证实了Chandra观测的正确性。他们的关键进展是使用了来自MWA和GMRT档案馆的新的无线电数据来显示弯曲边缘确实是空腔壁的一部分,因为它与充满无线电发射的区域相邻。这种发射是由加速到接近光速的电子发出的。加速度很可能来自超大质量黑洞。


美国宇航局戈达德航天飞行中心(位于马里兰州绿带)的合著者马克西姆·马基维奇(Maxim Markevitch)说:“无线电数据像手套里的一只手一样放在X射线中。”这是告诉我们这里发生了一次规模空前的喷发的关键。”
在蛇夫座形成这个空洞所需的能量大约是先前记录保持者MS 0735+74的5倍,比典型的星系团要大成百上千倍。


黑洞爆发一定已经结束了,因为研究人员在无线电数据中看不到任何当前喷流的证据。钱德拉的数据可以解释这种停堆现象,它显示X射线中最密集和最冷的气体目前位于与中央星系不同的位置。如果这种气体离开星系,它将剥夺黑洞生长的燃料,关闭喷流。
这种气体置换很可能是由星团中心周围气体的“晃动”引起的,就像葡萄酒在玻璃杯中晃动一样。通常两个星系团的合并会引发这样的晃动,但在这里它可能是由喷发引起的。
一个谜团是,我们只能看到一个巨大的射电发射区域,因为这些系统通常在黑洞的另一边有两个。有可能是星系团另一侧的气体密度较低,因此那里的无线电发射衰减得更快。
澳大利亚国际射电天文学中心的合著者梅兰妮·约翰斯顿·霍利特说:“正如天体物理学中经常出现的情况,我们确实需要多波长观测来真正了解工作中的物理过程。”从X射线望远镜和射电望远镜获得的综合信息揭示了这一非凡的来源,但还需要更多的数据来回答这一天体所提出的许多剩余问题。”


一篇描述这些结果的论文发表在2月27日出版的《天体物理学杂志》上,这里有一份预印本。除了Giacintucci、Markevitch和Johnston Hollitt,作者还有Daniel Wik(犹他大学)、Qian Wang(犹他大学)和Tracy Clarke(海军研究实验室)。诺伯特·沃纳2016年的论文发表在《皇家天文学会月刊》上。
美国宇航局马歇尔太空飞行中心负责钱德拉计划的管理。史密森天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制来自剑桥和马萨诸塞州伯灵顿的科学和飞行操作。


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