这个巨大的黑洞正在下着严寒的气体

一种新型太空天气
在Abell 2597最亮星系团的最核心深处,天文学家们观测到一小簇巨大的气体云正在“倾泻”入中心的黑洞。它们投射向地球的、长达十亿光年的阴影揭示了它们的存在。这些ALMA数据首次提供了超大质量黑洞“混乱冷吸积”现象的观测证据。
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新太空天气的艺术概念图。图片已从原图旋转,这没关系,因为太空中没有“上”的概念。NRAO/AUI/NSF;Dana Berry/SkyWorks;ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

在十亿光年之外,有一个星系正经历着与我们地球人从未经历过的恶劣天气。

科学家们曾认为超大质量黑洞被热气体包围,但现在他们观测到一个黑洞周围存在着冷气体团,这些冷气体从热气体中“凝结”出来并“倾泻”入黑洞。智利北部阿塔卡马毫米/亚毫米波阵列(ALMA)的研究小组将于明天在《自然》杂志上公布他们的研究成果。耶鲁大学研究员、该研究的第一作者Grant Tremblay认为这一发现非常酷。

他告诉《流行科学》杂志:“这真是出乎意料。这是我见过的最美的观测之一。”

与银河系一样,Abell 2597最亮星系团的中心也坐落着一个超大质量黑洞。黑洞是爱因斯坦预测的、密度极高以至于连光都无法逃脱的物质球,而超大质量黑洞顾名思义,就是超级巨大的。银河系中心的黑洞质量约为太阳的400万倍;而Abell 2597最亮星系团的黑洞质量则约为太阳的3亿倍。

科学家们长期以来认为,超大质量黑洞被巨大的、均匀的热气体球包围,温度约为2000万摄氏度(约合4000万华氏度)。然而,ALMA的一个科学小组注意到,冷气体团(约10开尔文,-440华氏度,-263摄氏度)正在凝结并向中心坠落。

科学家们称这种新型太空天气为“雨”,但请注意,这并非真正的降雨。这是超冷气体气泡从超热云团中析出,以每小时67,000英里的速度冲向十亿光年外的黑洞。

Shadow caused by cold gas precipitation
红框内显示了冷气体团在Abell 2597最亮星系团前面移动时投下的阴影。图片由Grant Tremblay提供,版权:B. Saxton (NRAO/AUI/NSF);G. Tremblay等;NASA/ESA Hubble;ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Tremblay表示,许多研究都曾预测过这种天气模式,但这是首次被观测到。他通过观察Abell 2597星系团中心最亮的星系,发现了冷气体气泡,然后注意到了这些气体气泡投射到地球上的阴影——基本上,这些冷团块阻碍了来自黑洞的能量到达我们。他能够判断出这些气体气泡正在坠入黑洞,因为它们发生了红移,这意味着它们的光线在撞击我们之前被拉伸,看起来比科学家们预期的更红。如果气体气泡没有在移动,我们就不会预期它们的光会变红。

Tremblay警告说,他们不能将这种天气模式推广到所有星系。这项发现仅证明了预测的天气模式确实可能发生,并将激励ALMA的研究小组去寻找其他星系中同样的天气现象。

 

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