ALMA呈現超大質量黑洞鄰近區域的強烈磁場

2015/04/25 |

太空天文

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天文學家利用阿塔卡瑪毫米/次毫米電波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）觀測結果，呈現星系核心非常接近超大質量黑洞（supermassive black hole）事件視界（event horizon）之處的極強烈磁場狀況，這項觀測成果可幫助天文學家瞭解這些超大質量黑洞以及在黑洞兩極的高速電漿噴流的結構和形成過程。

幾乎所有星系核心處都有個質量高達數百萬至數十億倍太陽質量的超大質量黑洞。這些黑洞可吸積大量物質，在黑洞周圍形成所謂的吸積盤。當盤中大多數物質餵進黑洞中時，少數物質會在被黑洞捕捉前逃逸入太空，以接近光速的高速在黑洞兩極處形成高速電漿噴流。但到底噴流是如何形成的，迄今仍是未解之謎；一般相信是非常靠近黑洞事件視界的強磁場惹的禍。

到目前為止，天文學家僅偵測到過離超大質量黑洞數光年之外的微弱磁場，例如我們的銀河系或NGC 1275活躍星系等。但在這個最新研究中，瑞典查爾摩斯工學院（Chalmers University of Technology）與Onsala太空觀測站（Onsala Space Observatory）的天文學家Ivan Marti-Vidal等人利用ALMA，首度直接偵測到非常靠近PKS 1830-211星系核心超大質量黑洞事件視界處與強磁場有關的訊號；這個訊號出現之處，正好就在物質突然被黑洞推遠而形成噴流的地方。

這些天文學家利用光在遠離黑洞過程中被偏振（polarisation或polarization）的程度來估算磁場強度。這是因為光在有磁性的介質中行進時會改變其偏振方向。而在PKS 1830-211星系的這個案例裡，ALMA偵測到的光是穿越非常靠近黑洞的結果，而此處充滿了高度磁化的電漿物質。這是迄今研究這類現象中所使用的觀測波長長最短的一次（0.3毫米），是以方可探索這麼靠近超大質量黑洞的地方。

這些天文學家發展一套新的分析方式來處理ALMA觀測資料，結果發現來自PKS 1830-211核心的輻射，其偏振方向會旋轉，旋轉速度比目前任何宇宙中已知自轉最快的天體還快數百倍以上。這所謂的法拉第旋轉（Faraday rotation）就是光與磁場有交互作用的證據，並可從旋轉速度來估算磁場強度。這些天文學家希冀能在未來持續探索中，瞭解到底在這麼靠近超大質量黑洞的地方究竟正在發生什麼事。

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