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ALMA观察黑洞制造星星燃料

发布时间:2018-05-15 点击量:1

这张综合图像显示了凤凰星系中央星系中心超大质量黑洞的强大射电效应,它在银河系周围的热电离气体中膨胀出巨大的“气泡”。蓝色区域内的空洞由美国宇航局的钱德拉X射线天文台拍摄。拥抱这些气泡的外面,ALMA发现了一个意想不到的冷气体,它是恒星形成的燃料(红色)。背景图像来自哈勃太空望远镜。

em在一份新发表的研究报告中,一组天文学家报告观测到喷射出的热气从菲尼克斯中心黑洞中喷出,并将大气泡吹向周围的等离子体。 / em

菲尼克斯星系团约有1000个星系,距离地球57亿光年。它的中心是一个巨大的星系,似乎以每年约1000颗的速度喷出星星。宇宙中大多数其他星系的生产力要低得多,每年嘎吱嘎吱的只有几颗恒星,科学家们想知道是什么推动了凤凰卫星的极端恒星输出。

现在麻省理工学院,剑桥大学和其他地方的科学家可能会有答案。在今天发表在“天体物理学杂志”上的一篇论文中,研究小组报告说,观测到喷射出中央星系黑洞爆炸的1000万度热气,并将大气泡吹向周围的等离子体。

这些喷气机通常通过吹走冷气体来熄灭恒星的形成 - 这是星系消耗产生恒星的主要燃料。然而,研究人员发现,从凤凰集群中心发出的热射流和气泡也可能产生相反的产生冷气的效应,反过来又降回到银河系,进一步加剧星系爆发。这表明黑洞已经找到了一种方法来回收一些热气作为冷的,制造明星的燃料。

“我们认为黑洞射流和气泡的作用是调节恒星形成并防止冷却发生,”麻省理工学院Kavli天体物理学和空间研究所物理助理教授麦克唐纳说。 “我们认为他们只是一把小马,但现在我们看到他们实际上可以帮助降温,而且这不是一张剪切干燥的照片。”

新的发现有助于解释菲尼克斯群星出色的制星能力。它们也可能为超大质量黑洞和它们的宿主星系如何相互生长和发展提供新的见解。

麦当劳的合着者包括剑桥大学天文学家Helen Russell的主要作者;和其他人来自滑铁卢大学,哈佛 - 史密松天体物理中心,伊利诺伊大学和其他地方。

热射流,冷丝

该小组分析了由阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA)收集的凤凰簇的观测结果,这组66个大型射电望远镜分布在智利北部沙漠。 2015年,该小组获得许可,指示菲尼克斯天文台的望远镜测量其无线电发射,并检测并绘制冷气标志。

研究人员查看了一氧化碳信号的数据,这是一种存在冷氢气的地方存在的气体。然后,他们将一氧化碳排放量转化为氢气,在凤凰集群中心附近生成一个冷煤气地图。由此产生的图片是一个令人费解的惊喜。

“你会期望看到中心处有一串冷气,在那里形成恒星,”麦克唐纳说。 “但是我们看到这些巨大的冷气体从中央黑洞延伸了两万光年,超出了中央星系本身。看到这种感觉真好看。“

该团队以前曾使用美国宇航局的钱德拉X射线天文台来绘制该团的热气。这些观察结果产生了一张照片,其中强大的喷气机以接近光速的速度从黑洞中飞出。更进一步,研究人员发现,这些射流使热气中的巨大气泡膨胀。

当团队将凤凰集团的冷气图片叠加到热气图上时,他们发现了一个“完美的空间对应关系”:寒冷的10开尔文气体的长丝似乎披挂在热气体的气泡上。

“这可能是我们对影响冷煤气的黑洞的最佳描述,”麦克唐纳说。

喂黑洞

研究人员认为会发生的事情是,随着喷气式飞机在黑洞附近膨胀出1000万度热气泡,它们会在它们后面拖曳一股稍微凉爽的1百万度气体。气泡最终从喷流中分离出来,并进一步漂浮到星系团中,在那里每个气泡的气道冷却,形成长长的非常冷的气体细丝,凝结并回落到黑洞中,作为恒星形成的燃料。

“这是一个非常新的想法,气泡和喷气机实际上可以以任何方式影响冷气的分布,”麦克唐纳说。

科学家们估计,菲尼克斯中心附近有足够的低温气体继续以高达3000万至4000万年的高速率生产恒星。现在研究人员已经确定了一种新的反馈机制,可能为黑洞提供更多的低温气体,这个星团的恒星输出可能会持续更长的时间。

麦克唐纳说:“只要有冷气供应,黑洞就会继续燃烧这些喷气式飞机。” “但是现在我们发现,这些喷气式飞机正在制造更多食物或冷气。所以你在这个循环中理论上可以持续很长时间。“

他怀疑黑洞能够为自己产生燃料的原因可能与其大小有关。如果黑洞相对较小,则可能会产生太弱的射流,从而不能将冷气完全从集群中喷出。

“现在[黑洞]可能非常小,这就好像让迈克泰森在平民圈里打出一个平民,”麦克唐纳说。 “这不足以将这种冷气吹得足够远以至于它永远不会回来。”

该团队希望确定黑洞的质量,并确定宇宙中其他类似极端的星表。

研究:ALMA观察凤凰集群内大量分子气体包裹无线电气泡

资料来源:麻省理工学院新闻社Jennifer Chu