非常神奇！科學(xué)家揭開超大黑洞“節(jié)食”的秘密

美國馬薩諸塞州阿姆赫斯特大學(xué)的一個國際天文學(xué)團隊，通過使用美國航空航天局（NASA）高度靈敏的錢德拉X射線太空望遠鏡，解決了一個長期存在的謎團：為什么在星系中心大多數(shù)超大質(zhì)量黑洞（SMBH）的吸積率非常低，即吞入很少宇宙中可用的氣體，反倒“裝作”自己在嚴重的節(jié)食。該研究成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上。

研究人員說：“原則上，超大質(zhì)量黑洞能夠吸入一切，但在研究中發(fā)現(xiàn)，情況并不盡然。”天文學(xué)家曾經(jīng)以為隨著超大黑洞的強烈引力，它們會不分青紅皂白地吞噬各種恒星、塵埃和其他物質(zhì)。但近年來，研究人員意外地發(fā)現(xiàn)最大的超大質(zhì)量黑洞卻以非常低的水平吸積物質(zhì)。

事實上，超大黑洞的X射線信號來自一個遠遠大于其本身的區(qū)域，而這些信號往往令人驚訝地微弱，以至于難以將其從星系中心分辨出來。這里就有一個很大的謎團：為什么大多數(shù)這些黑洞的信號如此微弱？

研究人員利用錢德拉X射線太空望遠鏡進行了很長時間的觀測，詳細了解銀河系的中心人馬座A*星系中央的超大質(zhì)量黑洞的最近處的細節(jié)，也就是大約距我們2.6萬光年之遙。他們第一次能夠精確定位并在人馬座A*附近的X射線源中進行辨別，以準確識別超大質(zhì)量黑洞正在“吃”些什么。

為了解釋微弱的X射線信號，一些天文學(xué)家推斷，從超大質(zhì)量黑洞周邊區(qū)域的排放物與黑洞本身沒有任何關(guān)系，而與超大黑洞相聯(lián)系的集中的低質(zhì)量恒星有關(guān)。研究人員說：“在超大黑洞附近也有數(shù)量龐大的年輕且大質(zhì)量的恒星以及低質(zhì)量恒星，所以它仿佛是身處非常擁擠的星系‘鬧市區(qū)’里。因此，很難令人辨明發(fā)生了什么。”

研究人員解釋道，巨大質(zhì)量的恒星之間有極高速的風(fēng)，這些風(fēng)以非常高的速度碰撞并形成渦流，由此使得在這種環(huán)境中的氣體非常熱。研究人員發(fā)現(xiàn)，首先，超大質(zhì)量黑洞難以吸積這樣的氣體；其次，氣體太“燙”以至于黑洞難以下咽。相反，黑洞會拒絕約99%這種超熱物質(zhì)，只允許少量的進入。這是情理之中的，因為氣體越熱，黑洞就越發(fā)困難將其拉入。超大質(zhì)量黑洞的影響范圍和其吸積或“引誘”新物質(zhì)的能力是隨著氣體溫度升高而下降的。

研究人員指出：“現(xiàn)在，我們已經(jīng)從物理的角度解決了相關(guān)疑問，根據(jù)觀察第一次把黑洞周圍移動的大質(zhì)量恒星和X射線發(fā)光物質(zhì)之間進行聯(lián)系，最后明確地排除這些來自集中的低質(zhì)量恒星的X射線。而且，天文學(xué)家不僅檢測到X射線源，還首次可以描述其形狀是瘦長的?，F(xiàn)在我們知道是什么樣的物質(zhì)進入黑洞，但是它是怎樣發(fā)生的，仍然是個疑問。