黑洞高速噴流將物質拋入星際，捕捉 NGC 4945 活躍星系核心影像

近期研究團隊利用帕瑞納天文台的超大望遠鏡（Very Large Telescope，簡稱為 VLT），捕捉到位於活躍星系 NGC 4945 核心黑洞的高解析度影像，強烈的星系風正將物質高速拋射至星系之外，顯示出黑洞同時可以存在吞噬物質與噴發物質的行為。

活躍星系NGC 4945距離地球約1,200萬光年，核心擁有質量遠超過太陽數百萬倍的超大質量活躍黑洞。與銀河系中心相對寧靜的黑洞不同，NGC 4945核心內的黑洞正以驚人速率吞噬周遭氣體與塵埃。藉由觀測據顯示部分物質尚未被黑洞吞噬即高速噴出，形成明亮的錐形結構，象徵黑洞邊緣正進行著激烈的物理動力學過程。

▲ 活躍星系NGC 4945與核心附近的影像。（Source：ESO / C. Marconcini et al.）

由超大望遠鏡的光譜儀觀測數據顯示，這些星系風在遠離黑洞的過程中出現異常加速現象，與一般星系風隨距離增加而減速的趨勢完全相反。研究指出此加速機制可能與黑洞吸積盤的磁流體動力學有關，並可能牽涉黑洞本身的自我調節機制。

高速星系風對母星系的演化具有深遠影響。若氣體與塵埃被大量拋射至星系之外，將大量消耗星系內能夠產生恆星的氣體塵埃，而壓抑星系內部恆星誕生速率。團隊成員表示：「這類黑洞透過拋射出產生恆星的氣體塵埃來抑制星系的成長，使星系本身的恆星形成速率能達到一種動態平衡。」

雖然NGC 4945的活躍星系核心被大量塵埃與氣體遮蔽，然而劇烈的星系風將星際物質吹散形成孔洞，讓我們可以觀察到核心內部極具動態張力的結構。研究團隊將此高解析度的活躍星系核心影像與MPG / ESO位於拉西亞天文台所拍攝的廣視野星系圖合成，展現出由核心向外延伸的噴流大小。

▲ 活躍星系NGC 4945核心附近的放大圖，可以看見由核心下星系的上、下方發出的強烈星系風，將核心附近的濃密星際塵埃吹散，讓我們可以看見星系核心附近的構造與噴出的錐形噴流。（Source：ESO / C. Marconcini et al.）

此研究對於了解星系風的加速機制及對宇宙大尺度結構演化的貢獻提供了關鍵性的線索。透過此類觀測研究，天文學家正逐步解開黑洞如何主導星系演化的生命週期循環之謎，論文發表於《Nature Astronomy》期刊。

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（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖來源：Pixabay）