超大质量黑洞看起来像一颗小恒星

小乖欢颜僮

艺术家的印象：螺旋风在磁场的帮助下帮助ESO320-G030星系中的超大质量黑洞成长。在这幅图中，星系的核心由稠密气体的旋转风主导，该风从星系中心的（隐藏的）超大质量黑洞向外引导。用ALMA望远镜测量了氰化氢分子发出的光追踪到的气体运动。来源：M.D.Gorski/Aaron M.Geller，西北大学，CIERA，天体物理学跨学科探索与研究中心

据查尔默斯理工大学：超大质量黑洞给世界各地的天文学家带来了尚未回答的问题，尤其是“它们是如何长得这么大的？”现在，一个国际天文学家团队，包括瑞典查尔默斯理工大学的研究人员，发现了一种强大的旋转磁风，他们认为这种风有助于星系中心超大质量黑洞的生长。

在附近星系ESO320-G030的ALMA望远镜的帮助下，漩涡风揭示了黑洞的生长和恒星的诞生都涉及类似的过程。

这项研究发表在《天文学与天体物理学》杂志上的论文“ESO 320-G030中壮观的银河系级磁流体动力风”中。

包括我们银河系在内的大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞。对于天文学家来说，这些令人难以置信的大质量物体是如何成长为数百万或数十亿颗恒星的，这是一个长期存在的问题。

为了寻找这个谜团的线索，由马克·戈尔斯基（西北大学和查尔莫斯）和苏珊娜·阿尔托（查尔莫斯）领导的一个科学家团队选择研究相对较近的星系ESO320-G030，距离仅1.2亿光年。它是一个非常活跃的星系，形成恒星的速度是我们银河系的10倍。

“由于这个星系在红外波段非常明亮，望远镜可以分辨出其中心的引人注目的细节。我们想测量星系核心风携带的分子发出的光，希望追踪风是如何由一个正在增长或即将增长的超大质量黑洞发射的。”。

查尔默斯理工大学射电天文学教授阿尔托说：“通过使用ALMA，我们能够研究来自厚厚的尘埃和气体层后面的光。”。

为了尽可能接近中心黑洞的致密气体，科学家们研究了氰化氢（HCN）分子发出的光。由于ALMA能够利用多普勒效应对气体中的精细细节进行成像并追踪气体的运动，他们发现了表明存在磁化旋转风的模式。

当星系中心的其他风和喷流将物质从超大质量黑洞中推开时，新发现的风增加了另一个过程，它可以为黑洞提供能量并帮助其生长。

“我们可以看到风是如何形成螺旋结构的，从星系中心滚滚而出。当我们测量向外流动的物质的旋转、质量和速度时，我们惊讶地发现，我们可以排除对风的力量的许多解释，例如恒星的形成。

阿尔托说：“相反，向外流动可能是由气体流入提供动力的，并且似乎是由磁场保持在一起的。”。

科学家们认为旋转的磁风有助于黑洞的生长。

物质在黑洞落入之前就在黑洞周围流动——就像排水沟周围的水一样。接近黑洞的物质聚集在一个混乱、旋转的圆盘中。在那里，磁场发展并变得更强。磁场有助于将物质从星系中带走，从而产生螺旋风。物质被风吹走也会减缓旋转的圆盘——这意味着物质可以更容易地流入黑洞，将涓涓细流变成溪流。

对戈尔斯基来说，这种情况的发生方式让人想起了太空中一个小得多的环境：气体和尘埃的漩涡导致了新恒星和行星的诞生。

戈尔斯基说：“众所周知，恒星在进化的第一阶段是在旋转风的帮助下生长的，旋转风是由磁场加速的，就像这个星系中的风一样。我们的观测表明，超大质量黑洞和微小恒星可以通过类似的过程生长，但规模非常不同。”。

这一发现能成为解开超大质量黑洞如何生长之谜的线索吗？未来，戈尔斯基、阿尔托和他们的同事希望研究其他星系，这些星系的中心可能隐藏着螺旋流。

“关于这一过程的所有问题远没有得到回答。在我们的观测中，我们看到了旋转风的明确证据，它有助于调节星系中心黑洞的生长。”。

戈尔斯基问道：“既然我们知道该寻找什么，下一步就是找出这种现象有多普遍。如果这是所有拥有超大质量黑洞的星系都要经历的阶段，那么它们接下来会发生什么？”。