银河系中心黑洞已经吹了两万年的风

在银河系中心,被称为人马座A*的黑洞掏出了一个长约三光年的锥形气体空腔。这种形状是风的指纹——一股从黑洞稳定向外流出的物质——美国西北大学的天文学家估计,这股风至少已经吹了两万年。

这一发现填补了让天体物理学家困扰了五十年的空白。理论早就指出,任何主动吞噬物质的黑洞,都必定把其中一部分重新推出去,因为那么多落入气体的能量总得有个去处。在遥远而贪婪的黑洞周围,这样的风显而易见;而在我们这颗进食缓慢、安静的黑洞周围,信号却一直被埋没。

“除非黑洞处在完美的真空里,否则它总得以某种方式吹出风来,”领导这项研究的马克·戈尔斯基说。问题从来不是风是否存在,而是有没有人能看见它。

为了把微弱的结构从拥挤的银心中提取出来,团队叠加了阿塔卡马大型毫米及亚毫米波阵列(ALMA)五年的观测数据。这套架设在智利安第斯山高处、用于绘制冷气体的射电天线网,让人马座A*周围分子气体的图像比以往任何一张都深约100倍、清晰约80倍。图中,一个张角约45度的锥形空腔从黑洞向外敞开,泄露出被扫空的气体。同样的空腔也出现在另一台在轨观测台的归档X射线数据里,这强化了一种判断:确实有什么东西在把气体推开,而不是单台仪器的怪癖。

这股风本身很温和。它不是最活跃的黑洞所掀起、足以重塑一个星系的狂风;研究者形容它更像微风而非风暴。这份温和既部分解释了为何它这么久才被找到,也说明了它为何重要:它表明,即便是一颗安静、进食不足的黑洞,也会在周遭的一切上留下印记。

仍需谨慎。这个空腔是从气体的分布以及最能解释这种分布的几何中推断出来的,而不是对运动物质的直接测量;银心又是天空中最难解读的区域之一。随着更多数据到来,诸如一道古老的激波或过去某次爆发的余迹等其他解释,仍需被排除。眼下,作者们依靠射电图像与X射线图像的彼此吻合,来论证风是最简单的解读。

若这一结论站得住脚,它就为天文学家提供了一座近在咫尺的实验室,去研究他们通常要在数百万光年之外才能观察的过程。人马座A*距地球约两万六千光年,近到足以用其他任何星系都不允许的细节加以审视。

相关结果发表于《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)。团队计划用同一套天线网继续监测这一区域,这一次要直接测出风速,并追踪它在融入星系其余部分之前能传播多远。

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