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磁渦旋可能有助于形成超大質量黑洞

黑洞


磁渦旋可能有助于形成超大質量黑洞


藝術家對ESO320-G030星系中心超大質量黑洞周圍螺旋狀磁風的印象 。彩色線條顯示風的旋轉運動（藍色朝向我們，紅色遠離我們） 。（圖片來源：M.D.Gorski/Aaron Geller/西北大學/CIERA 。）
據美國太空網（Keith Cooper）：黑洞把所有東西都拉了進來，這有點像神話 。由于強大的磁場能夠將帶電粒子從黑洞的吸積盤中懸浮出來并加速它們離開，許多發現自己落入黑洞的物質實際上被吐了出來 。
在很長一段時間里，人們的假設是，這種物質從黑洞附近徑向流出，要么通過被磁場準直的穿透射流，要么通過從熱盤發出的輻射流上升的物質 。然而，這一理論的核心始終存在一點悖論：如果黑洞周圍的環境善于將物質從危險中清除，那么超大質量黑洞如何能夠以足夠的物質為食，生長到其數百萬甚至數十億倍于太陽質量的巨大質量？
現在，對位于1.2億光年外的活動星系ESO320-G030的觀測可能剛剛提供了答案 。基本上，在遙遠的星系中，人們發現了一個螺旋狀的磁渦旋，它圍繞著一個超大質量黑洞旋轉，創造了讓黑洞貪婪進食的條件 。
美國西北大學的馬克·戈爾斯基領導的天文學家利用智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）探測到了磁流體動力學外流——換句話說，磁風——吹出的氰化氫氣體 。氰化氫本身并不是特別重要 ， 但通過代表系統中剩余的分子氣體，它可以作為ALMA檢測的代理 。
瑞典查爾默斯理工大學的蘇珊娜·阿爾托在一份聲明中表示：“我們想測量星系核心風攜帶的分子發出的光，希望追蹤風是如何由一個正在增長或即將增長的超大質量黑洞發射的 ?！?。“通過使用ALMA，我們能夠研究來自厚厚的灰塵和氣體層后面的光 。”
ALMA能夠檢測到氰化氫亞毫米無線電發射中的多普勒效應，這使戈爾斯基的團隊能夠追蹤氣體的運動 。他們發現，它是由旋轉的磁風攜帶的，而不是預期的活躍黑洞的典型徑向外流 。這對黑洞的進食方式有很大影響 。
戈爾斯基說：“在我們的觀測中 ， 我們看到了旋轉風的明確證據，它有助于調節星系中心黑洞的生長 ?！?。
當物質——氣體和塵?！咏诙磿r，它首先聚集在一個旋轉的吸積盤中 ， 吸積盤與磁場交織在一起，隨著磁場的增加，磁場會變得越來越強 。通常，它們能夠將帶電粒子從圓盤中提起，并在聚焦的、磁準直的射流中將它們推開 。圓盤也變得非常熱，輻射達到數百萬度，這種輻射的流出也可以將物質從黑洞中推開 。
然而 ， 旋轉的磁風是不同的 。阿爾托說：“我們可以看到風是如何形成螺旋結構的，從星系中心滾滾而出 。” 。
戈爾斯基和阿爾托的研究論文將磁風描述為“壯觀” 。這是因為，雖然旋轉風可以將帶電粒子從磁盤中提升出來，但風也會竊取磁盤的一些角動量 ， 因為它也在旋轉 。這導致吸積盤的旋轉變慢 ， 而且，由于物質不再像在吸積盤中那樣快速移動，黑洞的引力能夠將更多的物質拉過視界 。隨著更多的物質落入黑洞，這使得黑洞的生長速度比其他情況下更快 。
通過允許更多的物質落入超大質量黑洞，這種旋轉的磁風可能是解開AGN（一種活躍的星系核，是一個處于瘋狂進食中的超大質量黑洞）如何開啟的關鍵，促使星系在最極端的情況下變成類星體 。
戈爾斯基說：“現在我們知道該尋找什么了 ， 下一步就是找出這種現象有多普遍 ?！??！叭绻@是所有擁有超大質量黑洞的星系都要經歷的階段，那么它們接下來會發生什么？關于這個過程的所有問題都遠未得到回答 ?！?br>這項研究于4月發表在《天文學與天體物理學》雜志上 。