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近日,科学家在一个巨大的射电星系中发现了一个黑洞回流的“双回飞镖”。这些蓝色的大喷流大约是整个银河系的倍长。
据科学家表示,在普通望远镜的观测下,银河系PKS-55是一个不起眼的亮斑。但是再看看无线电波的波长,你会发现银河系的中心隐藏着一个巨大的发光宝藏,那是一个什么神秘的X型,它的名字叫做PKS-55。
PKS-55是一个X形射电星系(XRG),这是一种不寻常的星系类型,在射电波段成像时,它看起来就像夜空中的一个巨大的X。X的长臂——每一条都比银河系长约倍——实际上是一个由粒子和磁场组成的炽热的快速汤,从银河系的中心黑洞中喷发出来,并以数百万光年的速度进入太空,远远超出银河系的边缘。
射电能的大喷流在中心有饥饿黑洞的星系中很常见(甚至银河系的肠道周围也有两个射电能“气泡”)。然而,这些喷流大多成对出现,从远处看似乎形成一条直线或一个圆形凸起。弗吉尼亚州国家射电天文观测站(NRAO)研究XRGs的天文学家科顿说,只有不到10%的已知宇宙射电源呈现出像这样明显的X形状。那么他到底是怎么做到的呢?
现在,科顿和他的同事们可能有了答案。在一项新研究中,NRAO和南非射电天文观测台(SARAO)的研究人员使用位于南非卡鲁沙漠的巨型猫鼬射电望远镜拍摄了一张XRG最详细的图像。科顿说:“这实际上是一个‘双回飞棒’形状。”这意味着银河系中的某些物质正在将气流转移到这些次翼中。”
南非射电天文观测台猫鼬望远镜观测到的X形巨型射电星系PKS-55的注释图像显示,旧的X形射电喷流、更靠近中央黑洞的年轻喷流以及中央星系恒星和气体主导的影响区域。
这张图片显示了两个最年轻的射电喷流(白点)从星系中央的黑洞中喷发出来,而两个较老的喷流在数千万年后继续向太空泄漏。
根据科顿和这项新的研究,星系奇怪的形状可以用一种被称为“流体动力学回流模型”的理论来解释。简而言之,这就是原因:首先,星系中心的黑洞吞噬物质数百万年,直到有一天,黑洞将两股物质喷射到太空中,每一股都以惊人的速度朝相反的方向运动。最终(几万年后),这些喷流穿过银河系的气体晕,继续进入星系际空间。当喷流离星系越来越远时,压力会在喷流中慢慢积聚,最终迫使每一个喷流中的一些物质掉转,再次流向中心。这种现象被称为“回流”。
科学家表示,在活动星系中,回流现象很普遍,但通常所有返回的物质都会在星系中央膨胀,而不是反弹到一边。在PKS-55中,星系中由尘埃和气体组成的热晕的角度使得回流实际上被“偏转”回星系之外,从而使每一个喷流都呈现回飞棒般的外观。
对科顿和他的同事们来说,这段漫长的宇宙历史很明显,只需看看猫鼬图像中喷射流的轮廓——“我们看了大约10秒钟的图像,然后说,‘是的,就是这样’,”科顿说。但当研究小组分析这些喷气式飞机的亮度时,更多的细节开始浮出水面。
根据科顿的说法,这张照片显示的不是一个,而是三个分开了数千万年的黑洞。图片中心附近的两个白点显示了最近的事件,双叶能量刚刚开始从黑洞扩展到银河系。科顿说,除此之外,这两个长长的蓝色裂片是大约0万年前从黑洞喷发出来的两股喷流的腐烂残余。
三代喷流似乎都遵循相同的回飞棒模式,这一事实表明,流体动力回流解释了XRG的形状,而不是其他一些现象(例如黑洞在一次喷流和下一次喷流之间改变方向)。不过同一个模型可能无法解释宇宙中每一个X形星系——每个星系都需要自己的分析。但是,至少在-55年的PKS事件中,这是一张被破解的宇宙宝藏图。