天文学家观察到“死星”黑洞中的喷流重新定向

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天文学家观察到“死星”黑洞中的喷流重新定向。资料来源：X射线：美国国家航空航天局/CXC/博洛尼亚大学/F.Ubertosi；嵌入式收音机：NSF/NRAO/VLBA；图像处理：NASA/CXC/SAO/N.Wolk

据钱德拉X射线中心：巨大的黑洞正在向太空发射强大的粒子束，然后改变目标，向新的目标发射。这一发现是利用美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台和美国国家科学基金会（NSF）国家射电天文台的超长基线阵列（VLBA）得出的，显示了黑洞对其周围星系及其他星系的广泛影响。

一组天文学家观察了钱德拉在X射线中探测到的被热气包围的星系中的16个超大质量黑洞。这篇论文发表在《天体物理杂志》上。

利用VLBA的无线电数据，他们研究了距离黑洞几光年远的粒子束（也称为喷流）的方向。这给科学家们提供了一张从地球上看到的每束光束当前指向的照片。每个黑洞向相反的方向发射两束光束。

然后，该团队使用Chandra数据研究了热气体中的成对空腔或气泡，这些空腔或气泡是过去由光束向外推动气体而产生的。大的外腔的位置表明了数百万年前这些光束指向的方向。然后，研究人员将无线电波束的方向与成对空腔的方向进行了比较。

领导这项研究的意大利博洛尼亚大学的Francesco Ubertosi说：“我们发现，大约三分之一的光束现在指向的方向与以前完全不同。”。“这些死星黑洞正在旋转并指向新的目标，就像《星球大战》中虚构的空间站。”

X射线和无线电数据表明，在某些情况下，光束可以在近90度的范围内改变方向，在100万年至数千万年的时间尺度内改变方向。

“考虑到这些黑洞的年龄可能超过100亿年，”哈佛和史密森天体物理中心（CfA）的合著者Gerrit Schellenberger说。“我们认为在几百万年内方向的巨大变化是很快的。在大约一百万年内改变巨大黑洞光束的方向类似于在几分钟内改变新战舰的方向。”

科学家们认为，来自黑洞及其形成的空洞的光束对星系中恒星的形成起着重要作用。这些光束将能量泵入星系内部和周围的热气中，阻止其冷却到足以形成大量新恒星的程度。如果光束大量改变方向，它们可以压制星系中更大区域的恒星形成。

同样来自CfA的合著者Ewan O'Sullivan说：“这些星系距离太远，无法判断死星黑洞的光束是否正在破坏恒星及其行星，但我们相信它们一开始就阻止了许多恒星和行星的形成。”。

最大的悬而未决的问题之一是这些黑洞光束是如何变成这样的。来自这些可能正在旋转的巨大黑洞的光束的方向被认为与黑洞的旋转轴对齐，这意味着光束指向连接两极的线。

这些光束的一个重要动力源可能是围绕黑洞旋转并向内下落的圆盘中的物质。这个过程被认为是迫使光束垂直于圆盘。如果物质以与圆盘不平行的不同角度落入黑洞，可能会影响黑洞旋转轴的方向。

同样来自CfA的合著者Jan Vrtilek说：“有可能物质以不同的角度快速降落到黑洞足够长的时间，会将它们的旋转轴拖向不同的方向，导致光束指向不同的方向。”

该团队还考虑了无线电波束和空腔方向不匹配的替代解释。一种替代方案是，气体在星团中晃动，就像玻璃杯中的葡萄酒在圆圈中旋转一样。像这样的晃动可能是由两个星系团之间的碰撞引起的，这可能会使空洞四处移动。

然而，研究人员在对齐和未对齐的星系团中都发现了晃动的证据，这与晃动导致空腔远距离移动的可能性相矛盾。