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銀河系黑洞吹泡泡,噴流留殘影

2012/06/15 | | 標籤:

活躍星系中央因有超大質量黑洞供應能量,通常會發出明亮光芒。不過,銀河系則沒有。以星系來說,銀河系算是相當的安靜。位於其他星系的超大質量黑洞不斷地進食物質、通常也噴出兩道彼此方向相反的噴流。相對地,銀河系中央鮮少傳出任何活動消息,不過它也並非永遠都安靜無聲,新伽瑪射線噴流證據顯示,某段時間的過去,而且距離今天不算太遠,銀河系中央黑洞的活動情形可能比現在更頻繁。

哈佛史密松天文物理中心的Meng Su是最近剛發表論文的主要作者,他說,圖中這些黯淡的噴流來自「1百萬年前遺留的殘影。」

這些噴流證據進一步支持了稍早的推測,銀河系中央星系核在「最近的過去」是比「古早以前的過去」更活躍。

研究人員是透過NASA的費米伽瑪射線太空望遠鏡(或簡稱費米太空望遠鏡)觀測到圖中這兩道伽瑪射線光束,或說「噴流」。它們從中央點向外噴出了兩道方向相反,各分別達到2萬7000光年遠的噴流。這是第一次在觀測中發現伽瑪射線噴流,也是在費米望遠鏡的解析度下,唯一能看得清楚的伽瑪射線噴流。

觀測到噴流的研究人員發現,這兩道伽瑪射線噴流或許和2010年費米太空望遠鏡在銀河系中心所發現的2個成因成謎的費米泡有關。那些費米泡所延展的範圍,距離銀河系中央也是約2萬7000光年遠。不過,雖然泡泡的方向和銀河系盤面垂直,伽瑪射線噴流卻傾斜了15度,這或許可能反映著這個事實:超大質量黑洞周圍的吸積盤,同樣也是帶著有點傾斜的角度。

在中央吸積盤朝黑洞方向呈漩渦狀不停轉動時,因受到黑洞自旋的影響,吸積盤的形狀有可能會微微彎曲。由於吸積盤的磁場使然,這會使噴流物質沿著黑洞的自轉軸方向加速,也因此,噴流兩極所指的方向和銀河系盤面的方向有點不同。

「費米泡」和伽瑪射線噴流,這兩個結構體的形成原因也是各不相同。噴流的產生,是因電漿隨螺旋狀磁場,自銀河中心向外噴出,所以焦點集中而緊密。泡泡則可能是由黑洞中央的吸積盤向外噴出熱物質風所產生,也因此,圓形泡泡比細窄型噴流寬得多。

費米泡和伽瑪射線噴流,此兩者都是反康普吞散射(inverse Compton scattering)造成,過程中,運動速度接近光速的高速電子和低能量光子(如電波或紅外線)發生互撞,撞擊將光子能量提高到電磁波譜段中的伽瑪射線波段。

此次發現有助於瞭解銀河系最近一次活動的時間,從噴流2萬7千光年的長度除上噴流的流速,可以推算噴流的最短壽命,但真正的時間可能還會更長。

隨著超大質量黑洞大量吞吐物質的節奏,噴流可能也會配合著演出忽明忽暗、閃閃爍爍。

要點亮一個星系的內核,或許可能需要極大量物質的湧入–譬如多達1萬倍太陽質量的分子雲。研究人員表示, 黑洞像是個「吃沒吃相」、並不太講究用餐禮儀優雅與否的野蠻人, 在進食中,可能有些物質材料,偶爾會不小心「噴」出來, 一些噴流或許就這樣被製造出來了。下一次,何時能再見到這麼壯觀的景象呢?我們只需一口氣朝這顆黑洞一次投下:「1萬顆太陽。」(Lauren 譯)

資料來源:中研院天文網[2012.06.01]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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