超大質量黑洞竟能自備「餐食」？天文學家有新發現

美國國家航空暨太空總署（NASA）的錢德拉X射線天文臺以及歐洲南方天文臺（ESO）的甚大望遠鏡所提供的新資料顯示，超大質量黑洞的爆發能夠幫助冷卻氣體，進而為自身提供「食物」。

以下這些影像展示了此次研究中的兩個星系團，分別是英仙座星系團和半人馬座星系團。錢德拉天文臺資料以藍色呈現，顯示出來自高溫氣體絲的X射線；甚大望遠鏡資料則以紅色顯示出較低溫的氣體絲。圖片出處：NASA / CXC / SAO / Olivares等人 / DSS / CFHT / SITELLE / ESA / STScI / ESO / VLT / MUSE / N. Wolk。

在一項新研究中，智利聖地亞哥大學的瓦萊裡婭·奧利瓦雷斯博士及其同事，分析了對七個呈現出顯著多相纖維結構的星系團的深度觀測結果。這七個星系團分別是：英仙座星系團、M87星系團、半人馬座星系團、阿貝爾2597星系團、阿貝爾1795星系團、長蛇座A星系團以及PKS 0745-191星系團 。

研究人員表示：「星系團的中心蘊含著宇宙中最龐大的星系，其中藏有巨大的黑洞，其質量從太陽的數百萬倍到數十億倍不等。」

「這些黑洞噴射出的噴流，是由黑洞吞噬氣體所驅動的。」

他們的研究結果支援了這樣一個模型：黑洞的爆發會引發高溫氣體冷卻，並形成狹窄的暖氣體絲。

氣體中的湍流在這個觸發過程中也扮演著重要角色。

根據該模型，這些氣體絲中的部分暖氣體接下來會流入星系中心，為黑洞提供「食物」，從而引發爆發。

這次爆發又會使更多氣體冷卻，繼續供給黑洞，進而引發更多爆發。

該模型預測，在星系團中心，高溫氣體絲和暖氣體絲的亮度之間存在一定關係。

更具體地說，在高溫氣體較亮的區域，暖氣體也應該更亮。

天文學家們稱：「我們的研究結果讓人們對這些充滿氣體的纖維有了新的認識，它們不僅對黑洞的供能至關重要，對新恆星的形成也有重要作用。」

「這一進展得益於一項創新技術，該技術能將錢德拉X射線資料中的高溫纖維從其他結構中隔離出來，包括黑洞噴流在高溫氣體中形成的大型空洞。」

「新發現的這些纖維的關係，與水母星系尾部所發現的關係有著驚人的相似之處。水母星系在穿過周圍氣體時，氣體被剝離，形成了長長的尾部。」

「這種相似性揭示了這兩種天體之間意想不到的宇宙聯絡，也意味著在它們身上發生著相似的過程。」

研究團隊的論文發表在《自然·天文學》期刊上。

論文出處：V. Olivares等人。An Hα-X-ray surface-brightness correlation for filaments in cooling-flow clusters. Nat Astron，2025年1月27日線上發表；doi: 10.1038/s41550-024-02473-8