新研究观测到活跃黑洞的热气体演化细节

Nest200047系统中心活动超大质量黑洞的热气体。图片来源：意大利博洛尼亚大学

【本报讯】一个国际研究小组观察到来自活跃黑洞的热气体的演化细节。这些结构让人强烈地联想到火山喷发产生的烟雾流。此类黑洞的活动对星系演化和黑洞所在的星系际环境有着至关重要的影响。相关结论发表在18日的《自然·天文学》杂志上。

研究人员重点研究了Nest200047系统（约2亿光年以外，由大约20个星系组成）。这个系统的中央星系有一个活跃的黑洞，研究人员在黑洞周围观察到了许多年龄不同的气泡、磁场周围丝状结构和一些粒子。

世界上最大的低频阵列射电望远镜LOFAR可以拦截目前所能探测到的最古老电子产生的辐射，使研究人员能够“回到”1亿多年前，追溯Nest200047中心黑洞的活动。

这项研究的第一作者、意大利博洛尼亚大学物理和天文学系研究员、国际天文学联合会成员玛丽莎·布里恩扎说：“我们的研究表明这些被黑洞加速的气泡是如何随着时间的推移而膨胀和变形的。事实上，它们创造了壮观的蘑菇状、环状和细丝状结构，类似于地球上一次强大的火山喷发所产生的结构。”

每个星系的核心都有一个超大质量黑洞。其活动对银河系的演化和承载它的星系际环境产生了至关重要的影响。多年来，研究人员一直试图弄清楚这些黑洞的作用是如何以及以何种速率产生这些影响的。

当黑洞活跃时，它会消耗周围的一切，并在此过程中释放出巨大的能量。有时这种能量以粒子流的形式，以接近光速的速度运动并产生无线电波。反过来，这些流会产生粒子气泡和磁场，在膨胀的过程中，它们可以加热和移动周围的星系际介质。这对星系际介质本身的演化产生巨大影响，因此也对恒星形成速率产生了影响。

这项研究表明，活跃的黑洞影响范围比宿主星系大100倍，而且这种影响可持续长达数亿年。

研究人员表示，对Nest200047的观察展示了磁场和由黑洞加速的粒子如何在将能量转移到星系群的外部区域方面发挥着核心作用。

此次观测还发现了长达100万光年的稀薄气体丝，由以近似光速和磁场运动的粒子组成。研究人员称，这些细丝是数亿年前Nest200047黑洞产生的气泡的残余物，现在正在破碎并与星系际介质混合。他们认为研究这些结构会带来关于星系际物质的物理特征，以及调节气泡与外部环境之间能量传递的物理机制的新发现。（科技日报实习记者张佳欣）