新的阿爾瑪觀測揭示了一個前所未見，由冰冷星際氣體組成的圓盤，環(huán)繞在銀河系中心的超大質量黑洞周圍。這個星云盤給天文學家提供了關于吸積作用的新見解：物質虹吸到黑洞表面，其研究結果發(fā)表在《自然》上。

經(jīng)過幾十年的研究，天文學家們已經(jīng)對銀河系中心特大質量黑洞周圍混亂而擁擠的區(qū)域有了更清晰的認識。銀河系中心距離地球約26000光年，那里的超大質量黑洞人馬座A*是太陽質量的400萬倍。

我們現(xiàn)在知道，這個區(qū)域充滿了流動的恒星、星際塵埃云，以及大量異常高溫和相對較冷的氣體。預計這些氣體將在一個巨大的吸積盤中圍繞黑洞旋轉，吸積盤從黑洞的視界延伸到零點幾光年。然而，到目前為止，天文學家們只能拍攝到這種不斷膨脹氣體流中稀薄而熾熱的部分，這種氣體流形成了一種近似球形的流動，沒有明顯的旋轉。據(jù)估計，其溫度高達1000萬攝氏度(1800萬華氏度)，大約是太陽核心溫度的三分之二。

在這個溫度下，這種氣體在x射線中會發(fā)出強烈的光，這使得它可以被太空中的x射線望遠鏡研究，其規(guī)?？梢钥s小到距離黑洞十分之一光年的距離。除了這種熾熱的發(fā)光氣體，之前用毫米波望遠鏡觀測到大量相對較冷的氫氣(大約1萬攝氏度，或1.8萬華氏度)儲存在距黑洞幾光年的范圍內。這種較冷的氣體對黑洞吸積流貢獻以前是未知的。雖然銀河系中心黑洞相對比較安靜，但它周圍的輻射足夠強，足以導致氫原子不斷地失去電子，并與電子重新結合。

這種重組會產(chǎn)生一種獨特的毫米波信號，這種信號能夠在到達地球的過程中損失很小。阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)以其卓越的靈敏度和觀察精細細節(jié)的強大能力，能夠探測到這一微弱的無線電信號，并在距離超大質量黑洞約100光年(約為地球到太陽距離的1000倍)的地方拍攝到第一張較冷的氣體盤圖像。這些觀測使天文學家們既能繪制出這種氣體的位置，又能追蹤到它的運動?？茖W家估計，這個冷卻盤中氫的質量大約是木星的十分之一，或者是太陽質量的萬分之一。

通過繪制多普勒效應引起的射電光波長變化圖(靠近地球物體發(fā)出的光被輕微地轉移到光譜中“更藍”部分，而遠離地球的物體發(fā)出光被輕微地轉移到“更紅”的部分)，天文學家可以清楚地看到氣體正在圍繞黑洞旋轉。這些信息將為黑洞吞噬物質的方式以及黑洞與其星系鄰居之間復雜的相互作用提供新見解。還在探索黑洞上的吸積現(xiàn)象，這很重要，因為這是離我們最近的超大質量黑洞。即便如此，我們仍然對它的吸積作用機理沒有很好的理解，阿爾瑪?shù)倪@些新觀測能幫助黑洞泄露一些秘密。

博科園｜研究/來自：國家射電天文觀測臺

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1242-z

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