巨型黑洞噴射超高速粒子產(chǎn)生稀薄氣泡(圖)

21ic網(wǎng)友雜談：這張假彩色圖像展示的便是M87星系。圖像中右側(cè)為可見(jiàn)光波段觀測(cè)結(jié)果，數(shù)據(jù)源自SDSS項(xiàng)目，左側(cè)則是射電波段觀測(cè)結(jié)果，數(shù)據(jù)源自LOFAR。可以看到，在中央位置上射電輻射的亮度非常高，顯示這里便是驅(qū)動(dòng)噴流的黑洞所在位置

這是LOFAR天線陣設(shè)備的一個(gè)站點(diǎn)，位于德國(guó)境內(nèi)。整個(gè)系統(tǒng)包括德國(guó)境內(nèi)的6個(gè)站點(diǎn)，以及荷蘭境內(nèi)的40個(gè)站點(diǎn)。該設(shè)備的主要工作頻率是在10~240 MHz

新浪科技訊 北京時(shí)間10月31日消息，據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道，正如生物的共生現(xiàn)象相似，星系和它中央的黑洞之間存在著緊密聯(lián)系，共同演化發(fā)展。天文學(xué)家們對(duì)于這種共生關(guān)系目前仍然有很多地方不甚了解。有一些黑洞處于活躍狀態(tài)，不斷吞噬物質(zhì)。這些下落的物質(zhì)中有一部分并沒(méi)有被吞入黑洞，而是被反彈回來(lái)，以一股細(xì)長(zhǎng)的流體形式向外噴射，速度接近光速。當(dāng)這股噴流的速度逐漸減下來(lái)之后，它就會(huì)形成一個(gè)稀薄的巨大球體，其大小甚至足以放進(jìn)一個(gè)星系。這個(gè)巨大的“氣泡”在可見(jiàn)光波段是看不到的，然而在射電波段卻非常明顯。而最近由荷蘭射電天文研究院(ASTRON)通過(guò)國(guó)際合作努力建成的LOFAR望遠(yuǎn)鏡就非常適合觀測(cè)這類(lèi)低頻率天體目標(biāo)。

借助LOFAR望遠(yuǎn)鏡在20~160MHz波段進(jìn)行的觀測(cè)，天文學(xué)家們已經(jīng)構(gòu)建了這種“氣泡”迄今質(zhì)量最佳的圖像之一。該項(xiàng)研究的論文第一作者弗朗西斯·加斯佩林(Francesco de Gasperin)表示：“這一結(jié)果非常重要。它顯示了LOFAR望遠(yuǎn)鏡的巨大潛力，從而提供了確鑿證據(jù)證明黑洞和其宿主星系以及周遭環(huán)境之間的相互關(guān)系。”

這一圖像是在LOFAR設(shè)備測(cè)試拍攝階段獲取的，其目標(biāo)選取了巨型橢圓星系M87，一個(gè)位于室女座核心位置的星系成員。M87的大小相當(dāng)于銀河系的2000倍，其核心擁有迄今人類(lèi)已知質(zhì)量最為巨大的黑洞，質(zhì)量為太陽(yáng)的60億倍。每一分鐘這個(gè)黑洞都會(huì)吞噬與一個(gè)地球相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，將其中一部分轉(zhuǎn)化為輻射，而大部分變?yōu)?strong>超高速粒子噴流，而正是這一噴流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了天文學(xué)家們所觀測(cè)到的射電輻射。荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)的海諾·法爾克(Heino Falcke)教授表示：“這是首次在如此低的頻率上獲得如此高質(zhì)量的圖像。”

他說(shuō)：“這是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)性的觀測(cè)，我們并未期望可以那么快，在LOFAR的測(cè)試階段便獲得如此美妙的結(jié)果。”為了確定這一氣泡結(jié)構(gòu)的年齡，研究人員使用位于美國(guó)新墨西哥州的甚大天線陣(VLA)和位于德國(guó)波恩的100米射電望遠(yuǎn)鏡在不同的頻率上進(jìn)行了觀測(cè)。結(jié)果是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這一氣泡的年齡年輕地讓人吃驚，其形成距今僅有大約4000萬(wàn)年。這一概念在宇宙尺度上幾乎就是“剛才”。

在低頻率波段進(jìn)行的觀測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一氣泡結(jié)構(gòu)層外側(cè)存在遺跡輻射，這說(shuō)明這一氣泡并非僅僅是很久之前的一次事件中形成后留下的遺跡，而是仍在不斷得到來(lái)自內(nèi)部中央黑洞的粒子流補(bǔ)充。德國(guó)馬克斯·普朗克地外物理研究所的安德烈·梅洛尼(Andrea Merloni)說(shuō)：“最有意思的是，這一結(jié)果同樣展示了發(fā)生于非常接近黑洞附近的劇烈的物質(zhì)-能量轉(zhuǎn)變過(guò)程。在這一案例中，這一黑洞在加速噴流方面非常高效，而在產(chǎn)生可見(jiàn)光輻射方面卻效率低下。”