一個黑洞清除了它的鄰居 _黑洞

一幅超大質量黑洞的藝術家插圖（SMBH）。遙遠星系中的SMBH驅逐了其吸積盤中的所有物質，清理出一大片區域。信用:歐空局
據《今日宇宙》（埃文·高夫）：我們不能直接看到它們，但我們知道它們就在那里。超大質量黑洞可能位于每個大型星系的中心。它們壓倒性的引力將物質吸引向它們，在那里物質聚集在吸積盤中，等待著越過事件視界被遺忘。
但是在一個星系中，SMBH被食物噎住并吐出來，將物質高速送走，并清理了整個街區。
自20世紀60年代初以來，當天文學家在一個巨大的橢圓星系中心發現一個無法解釋的射電源時，我們就知道大型星系的中心有一些東西。天文學家認為它是一顆恒星，但它的光譜沒有意義。由于它非常遙遠，大約24億光年遠，這意味著它正在發射數百個星系的能量。該物體發出的光的速率各不相同，類星體（類恒星物體）一詞就是用來描述它的。
在接下來的幾年里，更多的類星體被發現，最終，天文學家意識到，落入一個巨大致密物體的氣體可以創造出他們所看到的東西。更多的研究表明，氣體形成了一個圍繞物體的旋轉圓盤，稱為吸積盤。天文學家還觀察到恒星在星系中心附近奇怪地移動，只有大質量物體才能解釋它們的速度和運動。
到20世紀70年代，天文學家認為在銀河系的中心有一個這樣的大質量物體。1974年，天文學家發現了它，并將其命名為速騰A星。最終，越來越多的證據表明，大多數（如果不是全部的話）大型星系的中心都有SMBHs 。現在我們了解了吸積盤、黑洞和活躍星系核（AGN）之間的聯系，活躍星系核是指活躍消耗物質并釋放大量輻射的黑洞。
這是我們目前的SMBHs圖片。它們是潛伏在星系中心的巨大致密天體。它們可以有數億甚至數十億個太陽質量。SMBHs將物質拉向它們，這些物質聚集在吸積盤中。圓盤變熱并發出輻射，糾結的磁場導致天體物理噴流從兩極射出。

藝術家對具有旋轉吸積盤和天體物理噴流的超大質量黑洞的印象。致謝:NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
并非吸積盤中的所有物質都能通過事件視界。SMBHs僅消耗一小部分磁盤材料。一旦它們到達愛丁頓極限，其余的氣體就會翻滾著進入太空，將銀河系中心的一些氣體也帶走。
天文學家在星系馬卡里安817中發現了一個遙遠的SMBH，打破了這張照片。在SMBH吸積盤之外，中性氣體和塵埃形成了一個環面。在同一區域，星際恒星形成氣體云位于SMBH引力范圍之外。遙遠的SMBH向太空高速發射了如此多的物質，以至于清除了該區域的所有氣體。抑制了銀河系中心恒星的形成。
這一發現發表在《天體物理學雜志快報》的最新研究中。它的標題是“塞弗特1.2馬卡里安817在一個模糊的亞愛丁頓狀態下的激烈反饋。”主要作者是密歇根大學的本科生研究員米蘭達·扎克。
天文學家以前發現過將物質從銀河系中心趕走的SMBHs 。他們稱之為“黑洞風”，他們在極其明亮的吸積盤周圍探測到了這種風，這些吸積盤已經達到了它們可以積累物質的極限。黑洞風將多余的物質拋向太空。
但是在馬卡里安817中，圓盤并不十分明亮。這意味著它不應該處于愛丁頓極限或質量累積極限。根據宣布這一發現的新聞稿，這只是“零食” 。
“如果風扇調到最高轉速，你可能會遇到非常快的風速。研究合著者米蘭達·扎克說:“在我們研究的名為馬卡里安817的星系中，風扇以較低的功率設置開啟，但仍然產生了令人難以置信的高能風。”
在科學術語中，這些風被稱為超快速外流（UFO 。）不明飛行物的速度高達每小時數百萬英里，天文學家發現它們來自已經達到愛丁頓極限的吸積盤。但這不一樣。
“不明飛行物經常在愛丁頓極限或以上被探測到；這一結果表明，黑洞吸積即使在適度的愛丁頓分數下也有可能塑造宿主星系，”作者在他們的研究中寫道。
黑洞吸積和由此產生的不明飛行物可以通過吹走所有氣體來抑制銀河系中心附近的恒星形成。強大的風也帶走了SMBH的燃料，沒有新的氣體供給其吸積盤，它發出的光要少得多。
“觀測到超高速風是非常罕見的，探測到有足夠能量改變其宿主星系特征的風就更不常見了。馬卡里安817在不太活躍的情況下產生了大約一年的這些風，這一事實表明黑洞對其宿主星系的重塑可能比之前想象的要多得多，”意大利羅馬特雷大學的天文學家Elias Kammoun補充說。
多個望遠鏡和天文臺促成了這一發現。當吸積盤中的物質變熱時，它會發出X射線。然而，當研究人員用美國國家航空航天局的斯威夫特天文臺觀測馬卡里安817時， X射線幾乎無法探測到。“x光信號非常微弱，我確信自己做錯了什么！“主要作者米蘭達·扎克驚呼道。
但是Swift并不是我們最好的X射線天文臺。因此，天文學家轉向歐空局的XMM-Newton X射線天文臺。這些觀察表明，馬卡里安817的不明飛行物擋住了來自SMBH日冕的X射線，日冕是黑洞的直接周圍。另一個X射線天文臺，美國國家航空航天局的NuSTAR望遠鏡，證實了這些觀察結果:X射線就在那里，只是被遮住了。
馬卡里安817的不明飛行物只持續了大約一年。但在此期間，它重塑了銀河系的中心。這項研究清楚詳細地顯示了黑洞及其宿主星系如何相互塑造并對彼此的演化產生強大影響。
這項研究還揭示了為什么包括銀河系在內的一些星系中心沒有太多活躍的恒星形成。它們中心的SMBHs吹走了恒星形成氣體。但這只有在UFO足夠強大且持續時間足夠長的情況下才會發生。
SMBH吸積和反饋，以及它如何塑造承載它的星系，是天體物理學家渴望了解更多的東西。在這種情況下，歐空局的XMM-Newton在確定馬卡里安817事件中發揮了關鍵作用。
諾伯特·沙爾特爾是XMM-Newton的項目科學家。雖然不是這項研究的直接組成部分，但Schartel談到了XMM-Newton對破譯SMBHs附近發生的事情有多么重要。
“黑洞研究中許多懸而未決的問題都是通過長時間的觀測來實現探測的，這些觀測持續了數小時以捕捉重要事件。這突出了XMM-Newton任務對未來的至關重要性。沒有其他任務可以提供其高靈敏度和長時間不間斷觀測能力的結合，”Schartel說。