我们都知道,宇宙中有一些非常特殊的天体,它们的质量非常大,但是体积却非常小,以至于它们的引力非常强,连光都逃不出来。这些天体就是我们所说的黑洞。有一种类型的黑洞,它的质量可以达到几百万到几十亿倍太阳的质量,我们称之为超大质量黑洞。
超大质量黑洞并不是孤立存在的,它们通常位于星系的中心,周围有大量的物质,比如气体、尘埃、恒星等。这些物质受到黑洞的引力作用,会向黑洞靠近,形成一个旋转的圆盘,我们称之为吸积盘。吸积盘中的物质会不断地失去能量和角动量,最终落入黑洞。在这个过程中,物质会释放出大量的辐射,从无线电波到伽马射线都有。这些辐射可以让我们观测到黑洞的存在和活动,因此我们把这样的黑洞称为活跃的超大质量黑洞。
活跃的超大质量黑洞不仅会吞噬周围的物质,还会对周围的物质产生影响,我们称之为反馈。反馈的方式有很多,比如黑洞会产生强烈的磁场,从而产生两个沿着黑洞自转轴喷射出去的高速气流,我们称之为喷流。喷流会与周围的星系内部介质发生相互作用,产生冲击波,加热和清除星系中的气体。这样就会影响星系中的恒星形成和演化。另外,黑洞也会通过辐射压力,把吸积盘中的一部分物质推离黑洞,形成一个球形或锥形的风,我们称之为吹风。吹风也会对星系中的气体产生影响,甚至可以影响到星系团的尺度。
因此,韦德体育官方网站 超大质量黑洞的吞噬和反馈是一个非常重要的物理过程,它关系到黑洞的生长,以及黑洞与星系的共同演化。然而,要想详细地了解这个过程,我们需要对黑洞周围的物质进行高分辨率的观测,这是非常困难的,因为黑洞的尺度非常小,通常只有几个亚秒。我们需要使用非常先进的仪器,比如亚毫米波阵列(ALMA),才能达到这样的分辨率。最近发表的一篇论文就进行了这样的观测。
观测结果他们选择了一个非常适合观测的目标,它就是南天的天鹅座星系。这是一个距离我们只有1300万光年的螺旋星系,它的中心有一个活跃的超大质量黑洞,质量约为170万倍太阳的质量。这个黑洞的活动非常强烈,它产生了强烈的喷流和吹风,而且它的吸积盘的方向和我们的视线非常接近,这样我们就可以看到吸积盘的结构和动力学。
他们使用了ALMA的最高分辨率模式,观测了天鹅座星系的中心区域,使用了两种波长,分别是0.87毫米和1.3毫米。这两种波长都可以探测到分子气体的发射线,比如二氧化碳和氰化氢。通过对这些发射线的分析,我们可以得到分子气体的分布、速度、温度和密度等信息。
观测结果非常令人兴奋,我们首次在亚秒的尺度上,直接观测到了韦德体育官方网站 超大质量黑洞的吞噬和反馈的过程,并发现了以下几个重要的特征:
- 在黑洞附近,有一个非常致密的分子气体流入,它的质量流量约为0.2太阳质量每年。这个流入是由一个更大的分子气体盘驱动的,这个盘的半径约为10亚秒,它是由星系中心的引力不稳定性产生的。这个流入是黑洞的主要吞噬来源,它的速度约为300公里每秒,它的方向和吸积盘的方向一致。
- 在黑洞附近,有一个非常强烈的分子气体吹风,它的质量流量约为6太阳质量每年。这个吹风是由黑洞的辐射压力产生的,它的速度约为1000公里每秒,它的方向和吸积盘的法线方向一致。这个吹风是黑洞的主要反馈机制,它可以把大部分的流入物质推离黑洞,从而限制黑洞的生长。
- 在黑洞附近,有一个非常复杂的分子气体结构,它包括一个环形的分子气体盘,一个双锥形的分子气体风,以及一个双极的分子气体喷流。这些结构都是由黑洞的自转和磁场产生的,它们之间有着复杂的相互作用,形成了一个多相的吸积-反馈系统。这个系统可以影响到黑洞周围的星系核,甚至到星系的外围。
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