江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

星系团@几亿年前的黑洞爆发 留下了前所未有的巨大“空洞化石”

在距离地球约3.9亿光年的深空中 ， 坐落着一个庞然大物——蛇夫座星系团 。 如果以我们常用的X射线观测 ， 它是人类迄今为止发现的第二亮的星系团 ， 仅次于3亿光年外的英仙座星系团 。 近年来 ， 天文学家逐渐挖掘出这颗璀璨明珠背后隐藏了几亿年的秘密 。
近期 ， 美国和澳大利亚等多国天文学家联合研究发现 ， 此前在蛇夫座星系团中观测到的巨大、神秘的气体空腔 ， 系该星系团中央巨大黑洞在很久之前的爆发活动所致 。 也就是说 ， 中央黑洞猛烈释放能量 ， 在其周围砸出一个巨大空洞 ， 直径约为150万光年 ， 可以装下15个连成一排的银河系 。 该研究成果日前发表于《天体物理学》杂志上 。
文章第一作者、美国海军研究所研究人员西蒙娜·吉亚辛图奇将这一空洞比喻成巨大的射电化石 ， 足见其由来已久 。
迷雾重重 ， 探究能量源头
研究人员表示 ， 此前也在其他星系团中发现过类似的空洞 ， 如前文提及的英仙座星系团以及长蛇座 A星系团等 。 但蛇夫座星系团内出现的空洞之大却是前所未见 。 他们估计 ， 制造该空洞所需的能量可能是此前已知最大同类空洞所需能量的6倍 。 10亿个太阳发光10亿年所产生的能量也不及引起这次爆炸能量的百分之一 。
该空洞究竟是如何形成的？根据此前的研究推断 ， 应该是活动星系核导致 。
活动星系核是指一类中央核区活动性很强的系外星系核心 ， 活跃而明亮 。 通常认为 ， 活动星系核的发动机是一个超大质量黑洞 。 黑洞吸引物质 ， 在其周围形成了一圈不停转动的吸积盘 。 吸积盘中的物质不断落入黑洞 ， 物质损失的角动量 ， 以能量的形式被黑洞吐出 ， 在吸积盘的垂直方向形成高速喷流 。
以往的研究中 ， 无论是英仙座还是其他星系团 ， 人们都能观测到正在爆发的中央黑洞 。 黑洞的喷流就像黑暗中耀眼明亮的一道光束 ， 携带着巨大的能量 ， 可以加热并驱逐周围弥散的气体 ， 造成类似的空洞景象 。
然而 ， 蛇夫座空洞的能量源头之谜解得却甚是曲折 。
早在2006年 ， 蛇夫座空洞就引起了研究人员的注意 。 中国科学院国家天文台研究员陆由俊在接受科技日报采访人员采访时表示 ， 另一组研究人员当时通过钱德拉太空望远镜提供的X射线数据 ， 发现蛇夫座星系团内有一个奇怪的曲边 ， 即空洞的边缘 。 但令人疑惑的是 ， 蛇夫座星系团中央黑洞十分黯淡沉寂 ， 并没有正在爆发的迹象 。 另一方面 ， 彼时研究人员认为 ， 制造这一空洞需要的能量太大 ， 因此否认了黑洞爆发导致空洞形成的可能性 。
如今 ， 为何又将以黑洞为引擎的活动星系核判为罪魁祸首呢？
此次研究利用的是射电波段数据 ， 研究人员从中发现了高能量的相对论性电子 ， 黑洞喷流能直接地、大规模地产生这些高能量电子 。 中国科学院国家天文台研究员陈学雷告诉科技日报采访人员 ， 2006年的研究主要依赖于X射线数据 ， 受限于波段区域 ， 无法探测到相对论性电子 ， 只能探测到能量相对较低的电子 ， 这些电子的来源既包括星系团中央黑洞爆发 ， 也包括星系团并合活动等其他天文事件 。 因此 ， 在当年的研究数据支撑下 ， 蛇夫座空洞形成的能量源头还不甚明朗 。
若此次研究成果据实 ， 谜底的天平会向‘中央黑洞爆发’这一端倾斜 。 陈学雷说 。
沉寂宁静 ， 等待下一轮回
在陈学雷看来 ， 这也许并非是蛇夫座星系团中央黑洞一次性短暂爆发导致的结果 ， 很可能是经过几千万年甚至几亿年的长时间积累 ， 才呈现出如今所见的庞大空洞 。
遗憾的是 ， 蛇夫座星系团的星系核已经变得懒惰 ， 中央黑洞也宁静下来 ， 中央核区释放的信号很弱 ， 今后的几代人也许有生之年都无法领略到蛇夫座星系团中央核区的焰火之美 。
是什么原因让活跃的活动星系核沉寂下来？陈学雷表示 ， 据现有的数据推测 ， 活动星系核活动的时间可能持续几千万到几亿年 。 星系核活动时需要通过黑洞吸收周围物质产生能量 ， 反过来 ， 黑洞喷流会将周围的物质吹散 ， 久而久之 ， 当黑洞周围的所有物质皆被驱散到远处 ， 黑洞便会饿死 ， 活动星系核也会沉寂下来 。 待经历漫长时间的演变 ， 四散的物质重新被黑洞吸引 ， 便又开启了下一个轮回 。


推荐阅读


上一篇：新型冠状病毒■新型冠状病毒变异成两个“亚型”？并非实锤！

下一篇：「恒星」ALMA发现一颗正在“变身”的恒星