銀河系中心黑洞已經吹了兩萬年的風

在銀河系中心,被稱為人馬座A*的黑洞掏出了一個長約三光年的錐形氣體空腔。這種形狀是風的指紋——一股從黑洞穩定向外流出的物質——美國西北大學的天文學家估計,這股風至少已經吹了兩萬年。

這項發現填補了讓天體物理學家困擾了五十年的空白。理論早就指出,任何主動吞噬物質的黑洞,都必定把其中一部分重新推出去,因為那麼多落入氣體的能量總得有個去處。在遙遠而貪婪的黑洞周圍,這樣的風顯而易見;而在我們這顆進食緩慢、安靜的黑洞周圍,訊號卻一直被埋沒。

「除非黑洞處在完美的真空裡,否則它總得以某種方式吹出風來,」領導這項研究的馬克·戈爾斯基說。問題從來不是風是否存在,而是有沒有人能看見它。

為了把微弱的結構從擁擠的銀心中提取出來,團隊疊加了阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)五年的觀測資料。這套架設在智利安地斯山高處、用於繪製冷氣體的電波天線網,讓人馬座A*周圍分子氣體的影像比以往任何一張都深約100倍、清晰約80倍。影像中,一個張角約45度的錐形空腔從黑洞向外敞開,洩露出被掃空的氣體。同樣的空腔也出現在另一台在軌觀測站的歸檔X射線資料裡,這強化了一種判斷:確實有某種東西在把氣體推開,而不是單台儀器的怪癖。

這股風本身很溫和。它不是最活躍的黑洞所掀起、足以重塑一個星系的狂風;研究者形容它更像微風而非風暴。這份溫和既部分解釋了為何它這麼久才被找到,也說明了它為何重要:它顯示,即便是一顆安靜、進食不足的黑洞,也會在周遭的一切上留下印記。

仍需謹慎。這個空腔是從氣體的分布以及最能解釋這種分布的幾何中推斷出來的,而不是對運動物質的直接測量;銀心又是天空中最難解讀的區域之一。隨著更多資料到來,諸如一道古老的震波或過去某次爆發的餘跡等其他解釋,仍需被排除。眼下,作者們依靠電波影像與X射線影像的彼此吻合,來論證風是最簡單的解讀。

若這項結論站得住腳,它就為天文學家提供了一座近在咫尺的實驗室,去研究他們通常要在數百萬光年之外才能觀察的過程。人馬座A*距地球約兩萬六千光年,近到足以用其他任何星系都不允許的細節加以審視。

相關結果發表於《天體物理學期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)。團隊計畫用同一套天線網繼續監測這一區域,這一次要直接測出風速,並追蹤它在融入星系其餘部分之前能傳播多遠。

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