銀河系黑洞周圍的吸積盤終於被發現

一些超大質量黑洞透過軌道氣體的尖叫熱盤宣告它們的存在。 但銀河系中心的龐然大物一直害羞而端莊。 現在，天文學家終於隱約發現了黑洞墜落物質的發光吸積盤，長期以來一直被懷疑但從未見過。

新澤西州普林斯頓高級研究所的天文物理學家埃琳娜·默奇科娃(Elena Murchikova) 表示：「我非常驚訝我們真的看到了它。」研究人員在2019 年報告中稱，該圓盤是使用智利北部的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA) 觀測到的。自然。

銀河系的超大質量黑洞名為人馬座 A*，是個質量達 400 萬太陽質量的龐然大物。 不過，雖然有些黑洞會吞噬周圍的氣體和塵埃，但 Sgr A* 卻能巧妙地進行挑選。 默奇科娃說，這種“營養不足”的黑洞“沒有足夠的食物供應”，無法讓周圍的氣體發出明亮的光芒。

圓盤的減弱的光芒有助於解釋為什麼科學家們用事件視界望遠鏡能夠捕捉到一個中心黑洞的圖片在更遠的星系 M87，但還沒有 Sgr A*（SN：2019 年 4 月 27 日，第 14 頁 6）。

此前，科學家曾在Sgr A*周圍看到一團熱氣體（約1000萬開爾文）發射高能量X射線，以及圍繞黑洞旋轉的恆星和氣體雲。 但這些氣體源似乎並沒有被組織成一個整齊的軌道盤。 Murchikova 和同事將搜尋重點放在溫度較低的氣體上，溫度約為 10,000 開爾文，位於 Sgr A* 約 2800 億公里範圍內。 她解釋說，只觀察熱氣體就像試圖透過關注沙漠的夏季來研究地球的氣候一樣。 「這兩種類型的氣體都應該落入黑洞，」默奇科娃說。 “你需要一個完整的畫面。”

ALMA 透過觀察特定波長的光粒子來測量較冷的氣體。 當氣體中的電子和質子結合形成氫原子時，就會發射出這些光子。 當默奇科娃和同事觀察黑洞周圍的光子分佈時，他們看到黑洞所在的地方有一個中間有間隙的橢圓形圓盤。

在圓盤的一側，光波長被拉伸或紅移。 在另一邊，光線被壓扁了，或者說發生了藍移。 這項發現意味著圓盤的一側正在向地球移動，而另一側正在遠離地球——這是圓盤正在旋轉的明顯跡象。

「我從來沒有想過我真的能夠看到如此有組織的輪換，」默奇科娃說。

研究小組還估計了圓盤的質量——太陽質量的 0.00001 到 0.0001 倍之間，具體取決於圓盤的厚度。 研究人員估計了有多少物質落入黑洞，他們說約 2.7×10^-10每年太陽質量，大約是矮行星穀神星質量的一半。

「我認為這非常令人興奮，」加州大學洛杉磯分校的天文物理學家 Anna Ciurlo 說道，她沒有參與這項新工作。 她的團隊使用夏威夷的凱克望遠鏡在紅外線波長下尋找圓盤的跡象，但一無所獲。

如果 ALMA 可以檢測到磁碟的活動，但 Keck 不能檢測到，那麼“這讓我們認為正在發生一些更奇特的過程，但尚未完全了解”，Ciurlo 說。 使用 ALMA 和事件視界望遠鏡進行更多觀測可能有助於解開這個謎團。