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找到活跃星系核第三种类型喷流,强劲黑洞风能改造宿主星系



    找到活跃星系核第三种类型喷流,强劲黑洞风能改造宿主星系

    天文学家首次在同一张图像中,同时成像了活跃星系核三种不同能量的喷流,并显示出超大质量黑洞的风如何让宿主星系改头换面,或可让星系演化模型缺失的环节趋向完整。

    过去,科学家已经在活跃星系核(AGN)的 X 射线光谱中发现 2 种类型喷流,一种称为极迅喷流(Ultra-Fast Outflow,UFO),为高电离气体,以高达 40% 光速的速度自活跃星系核排出;另一种称为暖吸收体(warm absorber),和前者相比拥有类似的物理特性如:颗粒密度(particle density)、游离现象,但速度慢上许多,每秒只约几百公里。

    而由义大利国家天文物理研究所(INAF)团队领导的团队,最近利用XMM-牛顿(XMM-Newton)卫星发现结合极迅喷流与暖吸收体特性的第 3 种类型喷流:曳引极迅喷流(暂译,原名词为 entrained ultra-fast outflow)。

    研究人员表示,曳引极迅喷流还是很新的天文名词,我们至今也只观测到 6 次,而此次研究是首度在同张图像中同时成像 3 种喷流,靠的是 XMM-牛顿卫星对三种类型喷流精準的能量分辨率。

    研究团队分析 XMM-牛顿卫星针对活跃星系核「PG 1114 + 445」长达 8 年的观测资料,指出曳引极迅喷流的速度约达光速 15%,距离超大质量黑洞数十~数百光年远,源自黑洞吸积盘最里侧。

    超大质量黑洞透过这些喷流将能量转移到周围环境中,推开星系中心的星际物质进而阻止恆星形成,造就我们如今观察到的:为何超大质量黑洞周围常常空无一物,且星系生成恆星的频率远低于演化早期阶段。

    这种喷流也可以解释一个长期未解的谜团:为何质量越大的黑洞,其宿主星系内部恆星移动的速度也越快,科学家无法单纯以黑洞引力解释这种现象;但如果超大质量黑洞能喷出这种强烈喷流高速推出气体,就可以扫动附近恆星并大力加速它们,让我们一窥强大黑洞风如何大规模影响宿主星系原貌。

    未来,欧洲太空总署将推出更强大的天文台如:预计 2030 年推出的高能天体物理先进望远镜(Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics,Athena),灵敏度比 XMM-牛顿卫星高 100 倍,将更容易观测到曳引极迅喷流。