在110亿光年外，首次拍摄到“扰动气态云”第一张高分辨率图像

晓望爷

天文学家使用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)首次获得了110亿光年外星系中扰动气态云的第一张高分辨率图像，研究小组发现，这种破坏是由位于宿主星系中心超大质量黑洞喷出的年轻的强大喷流造成，这一结果将揭开早期宇宙中星系演化过程的神秘面纱。众所周知，黑洞对周围物质有很强的引力，然而一些黑洞有快速移动的电离物质流，称为喷流，这一点鲜为人知。


在一些星系中，演化喷流吹走了星系系的气态云，导致恒星的形成受到抑制。因此，要了解星系的演化，观察整个宇宙历史中黑洞喷流和气态云之间的相互作用至关重要。然而，很难获得这种相互作用的明确证据，特别是在早期宇宙中。为了获得如此明确的证据，研究小组使用ALMA观察了一个有趣的星系，名为MG J0414+0534，其研究发表在《天体物理学》期刊上。


图示：星系中心超大质量黑洞刚刚发射出强大的喷流，干扰了宿主星系周围的气体。
MG J0414+0534的一个显著特征是：从它到地球的光路受到位于MG J0414+0534和地球之间另一个“透镜”星系的引力的严重扭曲，产生了显著的放大。东京大学副教授三崎武夫说：这种变形就像一个‘自然望远镜’，能够详细地观察遥远的物体。另一个特征是MG J0414+0534有一个超大质量黑洞，在宿主星系的中心有双极喷流。


通过仔细研究中间透镜星系施加的引力效应，研究小组能够重建气态云和MG J0414+0534喷流的“真实”图像。日本国家天文台项目副教授中西幸一郎说：将这台宇宙望远镜与ALMA的高分辨率观测相结合，获得了异常锐利的视力，这比人类的视力高出9000倍，有了这个极高的分辨率，才能获得超大质量黑洞喷流周围气态云的分布和运动。


图示：如果引力透镜效应被关闭，MGJ0414+0534重建图像会是什么样子模拟图，类星体周围尘埃和电离气体的排放用红色表示，一氧化碳气体的排放物显示为绿色，沿着喷流具有双极结构。
多亏了如此优越的分辨率，研究小组发现，沿着喷流的气态云以高达600公里/秒速度剧烈运动，显示出明显的受影响气体证据。此外，事实证明，受影响的气态云和喷流大小比这个年龄的星系典型大小要小得多。中央研究院天文和天体物理研究所研究员松下聪说：我们可能正在见证了星系喷流演化的非常早期阶段，最早可能是在喷流发射后数万年。


图片：尘埃和电离气体的排放量显示为红色，一氧化碳气体的排放量显示为绿色。
研究的主要作者井上凯基(Kaiki Inoue)说：MG J0414+0534是一个很好的例子。因为喷流还很年轻，研究发现了喷流和气态云之间存在重大相互作用的证据，甚至在喷流演化的非常早期就是如此，我认为我们的发现将为更好地理解早期宇宙中星系的演化过程铺平道路。


博科园｜研究/来自：国立自然科学研究院
参考期刊《天体物理学》
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