距离地球大约十亿光年的一个巨大的椭圆星系被发现是一个热心的回收者——尽管不是塑料瓶。 超大质量其核心是喷出冷分子气体,然后落入黑洞,重新进入循环。
这种现象被称为“喷泉”,是银河系回收恒星形成物质的一种手段; 长期以来,它一直被理论化,但以前从未被完整地观察过。
天文学家在阿贝尔 2597 星团中心的星系中发现了这一令人惊叹的景象。
“这可能是我们发现冷分子气体流入黑洞以及从黑洞发射的喷流流出或隆起的明确证据的第一个系统,”哈佛-史密森天体物理中心的格兰特·特伦布莱解释道。
“这个巨大星系中心的超大质量黑洞就像喷泉中的机械泵一样。”
当然,黑洞实际上并不喷出物质。 当活跃的黑洞“进食”时,物质会形成一个由旋转物质组成的吸积盘,落入其中,就像水沿着排水沟旋转一样。 但并非所有物质最终都会被黑洞吞噬。
其中一些流向两极,可能通过磁场线,就像太阳风中的带电粒子沿着地球磁场线传播到产生极光。
但黑洞的动力学是不同的。 它们产生的不是极光,而是强大的等离子射流,以接近光速的速度进入太空,从极地区域喷出。
在为阿贝尔 2597 最亮星团星系 (BCG) 提供动力的超大质量黑洞中,它的喷流将冷分子气体喷射到太空中 9 千秒差距(30,000 光年)。
然后,这种冷气体像雨点一样落回储层,流入黑洞的吸积盘——一个巨大的丝状星云,质量相当于约 30 亿个太阳,横跨银河系中心 30 千秒差距(100,000 光年)。
Tremblay 和他的团队早在 2016 年就使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 首次观测到了这场降雨。 他们观察到一氧化碳分子落向黑洞,其中一些分子的温度低至 13-23 开尔文(-260 至 -250 摄氏度,或 -438 至 -418 华氏度)。
(ALMA (ESO/NAOJ/NRAO),Tremblay 等人;NRAO/AUI/NSF,B. Saxton;NASA/Chandra;ESO/VLT)
多于:该合成图像显示了来自 ALMA 数据的黄色流入的冷气体和来自 MUSE 数据的红色流出的热气体。
从那时起,该团队将其与之前使用缪斯乐器在欧洲南方天文台的甚大望远镜上。 它看到较温暖的气体被黑洞的喷流喷入太空。
美国宇航局钱德拉 X 射线天文台的后续观测证实了这种联系,这标志着流出和流入是同一过程的一部分的第一个证据。
“这种非常非常热的气体可以迅速冷却、凝结和沉淀,就像地球大气中温暖潮湿的空气产生雨云和降水一样,”特伦布莱解释说2016年。
“然后新凝结的云雨落在银河系上,促进恒星形成并为其超大质量黑洞提供营养。”
研究人员认为,这一结果可能只是该过程的这两部分第一次结合在一起,但它可能是银河系演化的一个相当常见的部分。 它可以为恒星形成提供一些线索饲料,以及星系的整个生命周期。