美国国家航空航天局的图像有助于解释大质量黑洞的饮食习惯

是我859

斯皮策太空望远镜拍摄的仙女座星系。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院

据美国宇航局（喷气推进实验室）：美国国家航空航天局退役的斯皮策太空望远镜的数据为科学家们提供了新的见解，让他们了解为什么一些超大质量黑洞的光芒与其他黑洞不同。

在美国国家航空航天局退役的斯皮策太空望远镜拍摄的图像中，数千光年长的尘埃流流向仙女座星系中心的超大质量黑洞。事实证明，这些流可以帮助解释数十亿倍于太阳质量的黑洞是如何满足它们的巨大欲望，但仍然“安静”地进食的。

当超大质量黑洞吞噬气体和尘埃时，物质在落入之前就会被加热，产生令人难以置信的光照——有时比整个充满恒星的星系还要亮。当物质以不同大小的团块消耗时，黑洞的亮度会波动。

但银河系（地球的母星系）和仙女座（我们最近的星系邻居之一）中心的黑洞是宇宙中最安静的吞噬者之一。它们发出的少量光的亮度变化不大，这表明它们消耗的是少量但稳定的食物流，而不是大块的食物。这些流一点一点地接近黑洞，呈螺旋状，类似于水沿着排水管旋转的方式。

寻找仙女座的食物来源

今年早些时候发表的一项研究将一个安静的超大质量黑洞以稳定的气体流为食的假设应用于仙女座星系。作者使用计算机模型模拟了仙女座超大质量黑洞附近的气体和尘埃随时间的变化。模拟表明，在超大质量黑洞附近可以形成一个小的热气体盘，并不断向其提供能量。磁盘可以通过大量的气体和灰尘流进行补充和维护。

但研究人员也发现，这些溪流必须保持在特定的大小和流速内；否则，物质会以不规则的团块落入黑洞，导致更多的光波动。



这张由美国国家航空航天局退役的斯皮策太空望远镜拍摄的仙女座星系中心的特写照片，用蓝色虚线注释，以突出两股尘埃流流向星系中心超大质量黑洞的路径（用紫色点表示）。来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院

当作者将他们的发现与斯皮策和美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的数据进行比较时，他们发现斯皮策之前发现的尘埃螺旋符合这些限制。由此，作者得出结论，这些螺旋正在吞噬仙女座的超大质量黑洞。

加那利群岛天体物理研究所和慕尼黑大学天文台的天体物理学家Almudena Prieto是今年发表的这项研究的合著者，她说：“这是一个很好的例子，科学家们重新检查档案数据，通过将其与最新的计算机模拟进行比较，来揭示更多关于星系动力学的信息。”。“我们有20年的数据告诉我们，当我们第一次收集它时，我们没有意识到其中的东西。”

深入观察仙女座

斯皮策号于2003年发射，由美国国家航空航天局喷气推进实验室管理，它在人眼看不见的红外光中研究宇宙。不同的波长揭示了仙女座的不同特征，包括恒星等较热的光源和尘埃等较冷的光源。

通过分离这些波长并单独观察尘埃，天文学家可以看到星系的“骨架”——气体聚集和冷却的地方，有时会形成尘埃，为恒星的形成创造条件。这张仙女座的照片揭示了一些惊喜。例如，尽管仙女座是一个像银河系一样的螺旋星系，但它被一个巨大的尘埃环所支配，而不是围绕其中心的明显的臂。这些图像还揭示了一个矮星系穿过的环的一部分有一个次级洞。

仙女座距离银河系很近，这意味着它看起来比地球上的其他星系更大：用肉眼看，仙女座大约是月球宽度的六倍（约3度）。即使视野比哈勃更宽，斯皮策也必须拍摄11000张快照才能拍摄出这张仙女座的全面照片。

关于使命

喷气推进实验室为位于华盛顿的美国国家航空航天局科学任务局管理斯皮策太空望远镜任务，直到该任务于2020年1月退役。科学行动在加州理工学院的斯皮策科学中心进行。航天器的运行基地设在科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁航天公司。数据存档于加州理工学院IPAC运营的红外科学档案馆。加州理工学院为美国国家航空航天局管理喷气推进实验室。