找到活躍星系核第三種類型噴流,強勁黑洞風能改造宿主星系

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 27 日 19:21 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


天文學家首次在同一張圖像中,同時成像了活躍星系核三種不同能量的噴流,並顯示出超大質量黑洞的風如何讓宿主星系改頭換面,或可讓星系演化模型缺失的環節趨向完整。

過去,科學家已經在活躍星系核(AGN)的 X 射線光譜中發現 2 種類型噴流,一種稱為極迅噴流(Ultra-Fast Outflow,UFO),為高電離氣體,以高達 40% 光速的速度自活躍星系核排出;另一種稱為暖吸收體(warm absorber),和前者相比擁有類似的物理特性如:顆粒密度(particle density)、游離現象,但速度慢上許多,每秒只約幾百公里。

而由義大利國家天文物理研究所(INAF)團隊領導的團隊,最近利用XMM-牛頓(XMM-Newton)衛星發現結合極迅噴流與暖吸收體特性的第 3 種類型噴流:曳引極迅噴流(暫譯,原名詞為 entrained ultra-fast outflow)。

研究人員表示,曳引極迅噴流還是很新的天文名詞,我們至今也只觀測到 6 次,而此次研究是首度在同張圖像中同時成像 3 種噴流,靠的是 XMM-牛頓衛星對三種類型噴流精準的能量分辨率。

研究團隊分析 XMM-牛頓衛星針對活躍星系核「PG 1114 + 445」長達 8 年的觀測資料,指出曳引極迅噴流的速度約達光速 15%,距離超大質量黑洞數十~數百光年遠,源自黑洞吸積盤最裡側。

超大質量黑洞透過這些噴流將能量轉移到周圍環境中,推開星系中心的星際物質進而阻止恆星形成,造就我們如今觀察到的:為何超大質量黑洞周圍常常空無一物,且星系生成恆星的頻率遠低於演化早期階段。

這種噴流也可以解釋一個長期未解的謎團:為何質量越大的黑洞,其宿主星系內部恆星移動的速度也越快,科學家無法單純以黑洞引力解釋這種現象;但如果超大質量黑洞能噴出這種強烈噴流高速推出氣體,就可以掃動附近恆星並大力加速它們,讓我們一窺強大黑洞風如何大規模影響宿主星系原貌。

未來,歐洲太空總署將推出更強大的天文台如:預計 2030 年推出的高能天體物理先進望遠鏡(Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics,Athena),靈敏度比 XMM-牛頓衛星高 100 倍,將更容易觀測到曳引極迅噴流。

(首圖來源:歐洲太空總署