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超大質量黑洞PDS 456噴涌出強大“颶風” 足以迫使一個星系停止產生新恒星

星系


超大質量黑洞PDS 456噴涌出強大“颶風” 足以迫使一個星系停止產生新恒星

藝術示意圖：星系NGC 3783 。觀測顯示這個星系核心的超大質量黑洞正向外噴射強大的星系風
超大質量黑洞PDS 456噴涌出強大“颶風” 足以迫使一個星系停止產生新恒星

位于星系核心的超大質量黑洞會發出劇烈的輻射和超高速星系風 。美國宇航局的“核分光望遠鏡陣列”(NuSTAR)以及歐空局的XMM-牛頓空間望遠鏡近日觀測到從一個超大質量黑洞向四周噴涌而出的強大“颶風”
超大質量黑洞PDS 456噴涌出強大“颶風” 足以迫使一個星系停止產生新恒星

NuSTAR和XMM-牛頓望遠鏡在2013年以及2014年間先后5次對PDS 456進行了同步觀測 。這兩臺空間望遠鏡的觀測結果是互補的：XMM-牛頓望遠鏡主要觀測低能X射線波段，而NuSTAR則主要針對高能X射線波段
（報道）據新浪科技（晨風）：英國《每日郵報》報道，這或許是有史以來最為強大的“颶風”——甚至強大到足以迫使一個星系停止產生新的恒星 。
美國宇航局的“核分光望遠鏡陣列”(NuSTAR)以及歐空局的XMM-牛頓空間望遠鏡近日觀測到從一個超大質量黑洞向四周噴涌而出的強大“颶風” 。天文學家們此前便已經懷疑這類星系“颶風”的存在，但通過此次觀測，研究人員得以確認這種“颶風”的強度足以讓黑洞的宿主星系停止制造新恒星的過程 。
美國加州理工學院的菲奧娜·哈里森(Fiona Harrison)是這項研究的主要負責人，她表示：“我們知道位于星系核心的黑洞會以周遭物質為食，并且在這一過程中會產生劇烈的星系風 。我們認為這一過程能夠調節星系的成長 。”哈里森是NuSTAR 項目的首席科學家，也是近日在《科學》雜志上撰文介紹有關發現的論文作者之一 。她說：“我們知道了這一星系風的速度，形態和規模 ， 我們便可以估算它的強度 。”
超大質量黑洞會將物質推入其宿主星系中，同時伴隨劇烈的星系風 ， 其速度可以達到光速的1/3 。而這一過程中會產生強烈的X射線輻射 。
在這項最新研究中，天文學家們選定PDS 456作為觀測目標 。這是一個極端明亮的黑洞，即天文學家們所稱的“類星體”，距離地球超過20億光年 。該類星體正在向外發出劇烈的星風，這股星風每秒攜帶的能量超過1萬億個太陽輻射的能量總和 。
研究的主要作者，英國基爾大學的埃馬努埃萊·納迪尼(Emanuele Nardini)表示：“現在我們知道類星體發出的劇烈星風是星系物質損耗的主要原因之一，使星系的氣體屋子供應出現短缺，而這正是制造新生恒星必須的原始材料 ?！?br /> NuSTAR和XMM-牛頓望遠鏡在2013年以及2014年間先后5次對PDS 456進行了同步觀測 。這兩臺空間望遠鏡的觀測結果是互補的：XMM-牛頓望遠鏡主要觀測低能X射線波段，而NuSTAR則主要針對高能X射線波段 。
此前的XMM-牛頓望遠鏡觀測結果已經確認從這個黑洞存在朝向我們的星系風噴射，但無法確認在其他方向上它是否同樣存在這樣的星系風 。XMM-牛頓望遠鏡還探測到了鐵離子的信號，這是這股星系風所裹挾的物質之一 。但它只探測到鐵離子物質存在于黑洞視野的前方，它阻擋了后方的X射線觀測 。
然而，當與來自NuSTAR望遠鏡的高能波段X射線數據相結合時 ， 天文學家們得以分辨出散布于黑洞側邊方向的同樣的鐵離子信號，從而確認這股星系風的噴涌并非只朝向一個方向 ， 而是以一種近乎球形的方式向四周全面擴散 。
諾伯特·查特爾(Norbert Schartel)是歐洲空間局的XMM-牛頓望遠鏡項目科學家，他表示：“這是XMM-牛頓望遠鏡與NuSTAR望遠鏡之間相互協同的一個偉大案例 。這兩臺X射線波段的空間望遠鏡互為補充，讓我們得以揭開宇宙狂暴一面的神秘面紗 ?！?br /> 在 知曉了這股星系風的分布與規模之后，研究人員現在終于可以計算這股星系風的強度并評估其對于所在星系產生新生恒星的能力所造成的影響程度了 。天文學家們認 為超大質量黑洞存在于宿主星系的核心位置，兩者共同演化并相互制約 。對于這項結論的部分證據來自對星系核球的觀測——星系核球的質量越大，其中的超大質量 黑洞也就越大 。
而這項最新的觀測結果則證明了超大質量黑洞及其所產生的高速星系風會對宿主星系造成顯著的影響 。隨著黑洞不斷成長，其產生的強大星系風將大量氣體物質向外推離星系內部，從而最終阻止了新生恒星的制造過程 。
由于從宇宙學的尺度上說，PDS 456距離地球相對較近，顯得足夠明亮，因而可以對其進行詳細研究 。這個黑洞給了天文學家們一個獨特的視角來窺視大約100億年前我們宇宙早期階段的模樣 。在當時超大質量黑洞以及這樣的超級星系風相比現在更加常見，或許正是它們參與塑造了今天我們所見的宇宙 。
【超大質量黑洞PDS 456噴涌出強大“颶風” 足以迫使一個星系停止產生新恒星】這項研究的另一名合作者 ， 美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的丹尼爾·斯特恩(Daniel Stern)表示：“對于一名天文學家而言 ， 對PDS 456開展研究的感覺就像是一名古生物學家突然發現了一只活著的恐龍 。我們得以對這樣一類重要的系統開展詳細研究，而一般情況下這樣詳細的研究對于類星體而言是不可能的，因為這類天體通常都極為遙遠 。”