三体迷【宇宙探秘专栏】按照目前的理论,大多数天文学家都相信在每个星系的中央都存在一个超大质量黑洞,这些庞然大物的质量可达太阳的几百万甚至几百亿倍。我们所在的银河系也不例外,在其中央存在一个质量约为400万个太阳的黑洞。
通过观测,天文学家发现超大质量黑洞时常会喷射出炽热的电离气体喷流。其中,有些喷流能够贯穿整个星系,进入星际空间,在宇宙中渐行渐远;有些则半途夭折,在星系内部化为泡影。究竟是什么原因造成了这样的差异呢?由于黑洞喷流具有完全不可预测性,对其研究并非易事,因此这个谜团一直以来困扰着天文学家。
如今,天文学家们终于找到了这个谜团的答案造成这些喷流成功突破星系和半途衰落的实际上是同一个的东西,即「旋转黑洞发射出来的扭曲磁彻。加利福尼亚大学的天文学家运行了一系列的仿真模拟来研究磁场的变化会如何影响喷流的寿命。他们发现,只有在黑洞发出的稳定的磁场驱动的情况下,这些喷流才可能贯穿整个星系。并且磁场越稳定,喷流将越宽广和强劲,从而使其从星系中央爆发出来之后得以穿越重重障碍。
目前观测到的距地球大约6亿光年的星系「天鹅座A」,它的中央黑洞喷射出的喷流就穿透了其星系晕,进入到星际空间。下图为天鹅座A的合成图,其中蓝色部分整合自钱德拉望远镜的X射线资料,可见其中央黑洞是一个超强X射线源;红色部分则是喷流产生的电波辐射区,向星系两侧延伸,跨越了将近30万光年。
另一方面,如果驱动喷流的磁场不稳定,那么喷流将变得狭窄而微弱,小小的障碍就能将其分解,并使得炽热的气体涌向四周,加热星系。天文学家观测到的距地球大约5000万光年的椭圆星系「M87」就曾喷发过这种喷流。
解开这个40年的黑洞谜团的意义并不仅仅在于解开这个谜团本身。这还有助于研究人员弄明白遭到破坏的黑洞喷流将如何影响星系,并预测其运动情况,这对研究宇宙的演化具有重要意义。
据悉,本项研究的结果已发表在《皇家天文学会月刊》上。