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2017-03-19 [ALMA kids]「濃稠氣體盤」正在餵給「餅乾怪獸黑洞」吃

 
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161013_Izumi  許多星系核裡有黑洞。通常那些大黑洞都相當安靜,我們銀河系的黑洞也是。但有時候也會有大量氣體塵埃被黑洞吸進去,這時被吸下去的物質會因為變得非常熱而開始發光,到最後才消失在黑洞裡。因為這樣,這些超大質量黑洞才可以被地球上的望遠鏡看到。黑洞吃下了越多的氣體塵埃,星系核越亮。

  這些黑洞吃下去的物質是從哪裡來的?日本天文學家發現答案。他們測量在星系中心區域正在餵食黑洞的「稠密、冷分子氣體雲」的總量,這種分子氣體不發出任何眼睛看得到的光,所以光學望遠鏡看不到它。天文學家是用研究毫米波的電波望遠鏡去看的,ALMA也是這種電波天文望遠鏡之一。專門研究毫米波的電波望遠鏡可以觀測到氫氰化物發出的輻射 ,氫氰化物的分子由一個氫原子、一個碳原子、一個氮原子組成。

  氫氰化物只能存在於冷分子氣體形成的厚雲中。所以,在靠近星系核心位置,只要測量氫氰化物的量是多少,天文學家就能確定,這些稠密分子氣體的量有多少。結果發現,這個量和「黑洞有多貪吃」有關係。如果稠密冷氣體的量很大,黑洞吃下去的物質量也會很大,像宇宙中的「餅乾怪獸」。如果稠密冷氣體的量較少,黑洞吃東西的速度就慢得多。這個稠密分子氣體盤可能正在餵黑洞。

  分子氣體雲也是新恆星會誕生的地方。因此天文學家相信,稠密氣體盤裡正在製作新恆星。這些恆星在短暫的生命結束時,會爆炸成為超新星。超新星爆炸會讓周圍氣體 很多四處亂竄,可能會暫時性地讓更多物質落入黑洞。所以如果我們看到黑洞瘋狂進食秀是會隨時間而變化的,那有可能就是超新星爆炸造成的。

發現了什麼?

  在這個研究中,天文學家利用現有的「西佛星系」觀測資料當研究工具。「西佛星系」是為了紀念美國天文學家卡爾.西佛,所以用他的名字來命名。這類星系有特別亮的核心。很活躍的西佛星系靠著星系核心裡面非常大的黑洞吞吃周圍物質供應能量。西佛星系核心亮度如何,是測量有多少氣體落入星系中心黑洞的一個好參考。多數星系和我們的距離有好幾千萬光年,非常遠 。

誰發現的?

  東京大學的泉拓磨研究員、河野 孝太郎教授、吳工業高等専門學校的川勝 望教授,對西佛星系做分析,用這種方式,完成這個研究。一共有3座電波望遠鏡提供給他們分析用的資料:在智利的ALMA望遠鏡、在法國南部的布雷高原干涉儀、在日本的野邊山宇宙電波觀測所。研究結果刊登在《天文物理期刊 》上。

你知道嗎?

  就像蘋果吃到最後會只剩下中間一塊「蘋果心」,在蘋果心的中間部位會找得到「蘋果子」,星系核在星系裡的位置就像蘋果子一樣,在最中間。

原文新聞稿:http://www.almaobservatory.org/en/press-room/press-releases/1046-dense-molecular-gas-disks-drive-the-growth-of-supermassive-black-holes

本文轉載自ALMA Kids中文網, 2017.3.17, 胡佳伶

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