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美國綠岸望遠鏡GBT揭示超大質量黑洞的神秘無線電泡新信息

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美國綠岸望遠鏡GBT揭示超大質量黑洞的神秘無線電泡新信息


美國宇航局錢德拉X射線天文臺（左圖）和GBO的MUSTANG-2儀器（右圖）的觀測結果清楚地顯示了從星系團MS0735中心的黑洞中排出的強大射電噴流（綠色輪廓）所挖掘的巨大空洞（用灰色圓圈突出） 。這兩張圖片中的綠色等值線是由海軍研究實驗室的VLA低頻電離層和瞬態實驗（VLITE）后端進行的觀測，用于國家射電天文臺（NRAO）的甚大天線（VLA） 。資料來源：美國宇航局錢德拉X射線觀測站和美國國家科學基金會的綠岸觀測站
據cnBeta：美國國家科學基金會的綠岸望遠鏡（GBT）揭示了有關圍繞一個超大質量黑洞的神秘無線電泡的新信息 。在一篇研究星系團MS0735的新論文中，該出版物的主要作者Jack Orlowski-Scherer說："我們正在研究有史以來從超大質量黑洞中看到的能量最強的爆發之一，這就是當你給一個黑洞喂食 ， 它猛烈地迸發出巨大能量的情況 。"
在進行這項研究時，杰克是賓夕法尼亞大學的一名研究生，現在是魁北克省蒙特利爾市麥吉爾大學的一名研究員 。
超大質量黑洞被發現在星系團中心的巨大星系的中心深處 。星系團中充滿等離子體的大氣層熱得令人難以置信--大約5000萬攝氏度--但這些高溫通常會隨著時間的推移而冷卻，使新的恒星得以形成 。有時，黑洞會通過從其中心噴射出的猛烈爆發來重新加熱它周圍的氣體，阻止冷卻和恒星的形成，這個過程被稱為反饋 。
這些強大的噴流在熱的星團介質中開出巨大的空洞，將熱的氣體推到離星團中心更遠的地方，用發射無線電的氣泡來取代它 。替換如此大體積的氣體需要巨大的能量（占星團氣體總熱能的百分之幾），而了解這些能量的來源對天體物理學家來說是非常有意義的 。通過了解更多關于填充在這些空洞中留下的東西，天文學家可以開始推斷出首先是什么造成了這些空洞 。
天文學家團隊使用GBT上的MUSTANG-2接收器，利用Sunyaev-Zeldovich（SZ）效應對MS0735進行成像，這是宇宙微波背景（CMB）輻射的一種微妙的扭曲 ， 是由團簇氣體中的熱電子散射引起的 。就背景而言，CMB是在大爆炸后38萬年發出的，是138億年前我們宇宙起源的余暉 。在MUSTANG-2觀測的90GHz左右，SZ效應信號主要測量熱壓 。
歐洲南方天文臺的天文學家Tony Mroczkowski是這項新研究的參與者 ， 他說："借助MUSTANG-2的力量，我們能夠看到這些空洞 ， 并開始精確地確定它們充滿了什么，以及為什么它們在壓力下不會坍塌 。"
這些新發現是迄今為止對星系團中空洞的熱力學狀態進行的最深入的高保真SZ成像，加強了先前的發現，即空洞中至少有一部分壓力支持是由非熱源造成的，如相對論粒子、宇宙射線和湍流，以及磁場的少量貢獻 。"共同作者Tracy Clarke解釋說，他是美國海軍研究實驗室的天文學家和VLITE項目的科學家，他是這個系統先前的無線電研究的共同作者，"當我們研究低頻的無線電核心和裂片時 ， 我們知道這是一個令人興奮的系統 ， 但是我們現在才開始看到全貌 。"
與早先的研究相比，GBT產生的新成像考慮到了這樣一種可能性，即氣泡內的壓力支持可能比以前認為的更細微 ， 同時混合了熱和非熱的成分 。除了無線電觀測之外，該團隊還納入了美國宇航局錢德拉X射線天文臺的現有X射線觀測，這些觀測為MUSTANG-2所看到的氣體提供了一個補充性的視角 。
未來跨越多個頻率的觀測可以更精確地確定黑洞爆發的性質有多奇特 。"這項工作將幫助我們更好地理解星系團的物理學，以及困擾我們許多人一段時間的冷卻流反饋問題，"Orlowski-Scherer補充說 。