超大質(zhì)量黑洞PDS 456噴涌出強(qiáng)大“颶風(fēng)” 足以迫使一個星系停止產(chǎn)生新恒星 _星系

藝術(shù)示意圖：星系NGC 3783 。觀測顯示這個星系核心的超大質(zhì)量黑洞正向外噴射強(qiáng)大的星系風(fēng)

位于星系核心的超大質(zhì)量黑洞會發(fā)出劇烈的輻射和超高速星系風(fēng) 。美國宇航局的“核分光望遠(yuǎn)鏡陣列”(NuSTAR)以及歐空局的XMM-牛頓空間望遠(yuǎn)鏡近日觀測到從一個超大質(zhì)量黑洞向四周噴涌而出的強(qiáng)大“颶風(fēng)”

NuSTAR和XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡在2013年以及2014年間先后5次對PDS 456進(jìn)行了同步觀測。這兩臺空間望遠(yuǎn)鏡的觀測結(jié)果是互補(bǔ)的：XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡主要觀測低能X射線波段，而NuSTAR則主要針對高能X射線波段
（報道）據(jù)新浪科技（晨風(fēng)）：英國《每日郵報》報道，這或許是有史以來最為強(qiáng)大的“颶風(fēng)”——甚至強(qiáng)大到足以迫使一個星系停止產(chǎn)生新的恒星。
美國宇航局的“核分光望遠(yuǎn)鏡陣列”(NuSTAR)以及歐空局的XMM-牛頓空間望遠(yuǎn)鏡近日觀測到從一個超大質(zhì)量黑洞向四周噴涌而出的強(qiáng)大“颶風(fēng)” 。天文學(xué)家們此前便已經(jīng)懷疑這類星系“颶風(fēng)”的存在，但通過此次觀測，研究人員得以確認(rèn)這種“颶風(fēng)”的強(qiáng)度足以讓黑洞的宿主星系停止制造新恒星的過程。
美國加州理工學(xué)院的菲奧娜·哈里森(Fiona Harrison)是這項(xiàng)研究的主要負(fù)責(zé)人，她表示：“我們知道位于星系核心的黑洞會以周遭物質(zhì)為食，并且在這一過程中會產(chǎn)生劇烈的星系風(fēng) 。我們認(rèn)為這一過程能夠調(diào)節(jié)星系的成長。”哈里森是NuSTAR 項(xiàng)目的首席科學(xué)家，也是近日在《科學(xué)》雜志上撰文介紹有關(guān)發(fā)現(xiàn)的論文作者之一。她說：“我們知道了這一星系風(fēng)的速度，形態(tài)和規(guī)模，我們便可以估算它的強(qiáng)度。”
超大質(zhì)量黑洞會將物質(zhì)推入其宿主星系中，同時伴隨劇烈的星系風(fēng) ，其速度可以達(dá)到光速的1/3 。而這一過程中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的X射線輻射。
在這項(xiàng)最新研究中，天文學(xué)家們選定PDS 456作為觀測目標(biāo) 。這是一個極端明亮的黑洞，即天文學(xué)家們所稱的“類星體”，距離地球超過20億光年。該類星體正在向外發(fā)出劇烈的星風(fēng)，這股星風(fēng)每秒攜帶的能量超過1萬億個太陽輻射的能量總和。
研究的主要作者，英國基爾大學(xué)的埃馬努埃萊·納迪尼(Emanuele Nardini)表示：“現(xiàn)在我們知道類星體發(fā)出的劇烈星風(fēng)是星系物質(zhì)損耗的主要原因之一，使星系的氣體屋子供應(yīng)出現(xiàn)短缺，而這正是制造新生恒星必須的原始材料。”
NuSTAR和XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡在2013年以及2014年間先后5次對PDS 456進(jìn)行了同步觀測。這兩臺空間望遠(yuǎn)鏡的觀測結(jié)果是互補(bǔ)的：XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡主要觀測低能X射線波段，而NuSTAR則主要針對高能X射線波段。
此前的XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡觀測結(jié)果已經(jīng)確認(rèn)從這個黑洞存在朝向我們的星系風(fēng)噴射，但無法確認(rèn)在其他方向上它是否同樣存在這樣的星系風(fēng) 。XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡還探測到了鐵離子的信號，這是這股星系風(fēng)所裹挾的物質(zhì)之一。但它只探測到鐵離子物質(zhì)存在于黑洞視野的前方，它阻擋了后方的X射線觀測。
然而，當(dāng)與來自NuSTAR望遠(yuǎn)鏡的高能波段X射線數(shù)據(jù)相結(jié)合時，天文學(xué)家們得以分辨出散布于黑洞側(cè)邊方向的同樣的鐵離子信號，從而確認(rèn)這股星系風(fēng)的噴涌并非只朝向一個方向，而是以一種近乎球形的方式向四周全面擴(kuò)散。
諾伯特·查特爾(Norbert Schartel)是歐洲空間局的XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目科學(xué)家，他表示：“這是XMM-牛頓望遠(yuǎn)鏡與NuSTAR望遠(yuǎn)鏡之間相互協(xié)同的一個偉大案例。這兩臺X射線波段的空間望遠(yuǎn)鏡互為補(bǔ)充，讓我們得以揭開宇宙狂暴一面的神秘面紗。”
在知曉了這股星系風(fēng)的分布與規(guī)模之后，研究人員現(xiàn)在終于可以計算這股星系風(fēng)的強(qiáng)度并評估其對于所在星系產(chǎn)生新生恒星的能力所造成的影響程度了。天文學(xué)家們認(rèn) 為超大質(zhì)量黑洞存在于宿主星系的核心位置，兩者共同演化并相互制約。對于這項(xiàng)結(jié)論的部分證據(jù)來自對星系核球的觀測——星系核球的質(zhì)量越大，其中的超大質(zhì)量黑洞也就越大。
而這項(xiàng)最新的觀測結(jié)果則證明了超大質(zhì)量黑洞及其所產(chǎn)生的高速星系風(fēng)會對宿主星系造成顯著的影響。隨著黑洞不斷成長，其產(chǎn)生的強(qiáng)大星系風(fēng)將大量氣體物質(zhì)向外推離星系內(nèi)部，從而最終阻止了新生恒星的制造過程。
由于從宇宙學(xué)的尺度上說，PDS 456距離地球相對較近，顯得足夠明亮，因而可以對其進(jìn)行詳細(xì)研究。這個黑洞給了天文學(xué)家們一個獨(dú)特的視角來窺視大約100億年前我們宇宙早期階段的模樣。在當(dāng)時超大質(zhì)量黑洞以及這樣的超級星系風(fēng)相比現(xiàn)在更加常見，或許正是它們參與塑造了今天我們所見的宇宙。
【超大質(zhì)量黑洞PDS 456噴涌出強(qiáng)大“颶風(fēng)” 足以迫使一個星系停止產(chǎn)生新恒星】這項(xiàng)研究的另一名合作者，美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)的丹尼爾·斯特恩(Daniel Stern)表示：“對于一名天文學(xué)家而言，對PDS 456開展研究的感覺就像是一名古生物學(xué)家突然發(fā)現(xiàn)了一只活著的恐龍。我們得以對這樣一類重要的系統(tǒng)開展詳細(xì)研究，而一般情況下這樣詳細(xì)的研究對于類星體而言是不可能的，因?yàn)檫@類天體通常都極為遙遠(yuǎn) 。”