银心黑洞为什么不活跃?

原标题:银心黑洞为什么不活跃?

大多数星系中心都有个超大质量黑洞,我们的银河系也不例外。许多其他星系的黑洞都很活跃,在大量物质落入的过程中发出高能辐射,然而银河系的黑洞却相对安静。最新的观测结果,来自NASA同温层红外线天文台SOFIA,正在帮助科学家们了解活跃和安静黑洞之间的差异。

科学家使用了SOFIA的最新仪器高分辨率机载宽带相机(High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus, 简称HAWC+)进行观测,结果带来了关于银心强磁场前所未有的信息。

磁场(magnetic fields)是影响带电粒子路径的不可见力,对整个宇宙中物质的运动和演化有重大影响。但由于磁场不能直接成像,它们的作用尚不清楚。HAWC+检测到尘埃粒子(dust grains)发出的偏振远红外线(polarized far-infrared light,人眼看不见),这些粒子垂直于磁场排列。根据SOFIA的结果,天文学家可以绘制出磁场的形状并推断出其强度,有助于可视化这种宇宙基本力(fundamental force)。

流线表示磁场,叠加在银河系巨大黑洞周围尘埃环的彩色图像上。Y形结构表示的是落向黑洞的物质,而黑洞位于Y形两臂相交的位置附近。流线表明磁场紧密地遵循尘埃结构的形状。每个蓝色臂都有自己的场,与环的其余部分(粉色)完全不同。

Credits: Dust and magnetic fields: NASA/SOFIA; Star field image: NASA/Hubble Space Telescope

“我们真正能够看到磁场和星际物质(interstellar matter)间的相互作用,这是第一个这样的实例之一,”来自NASA艾姆斯研究中心的大学空间研究中心(位于加州硅谷)的天体物理学家、论文合著者Joan Schmelz说道,“HAWC+是个改变格局的技术。”

SOFIA之前的观测就有显示,在银心黑洞(称为人马座A*,Sagittarius A*)的轨道上有倾斜的气体和尘埃环。新的HAWC+数据提供了该区域磁场的独特视图,似乎可追溯到10万年以前。SOFIA磁场观测的详细信息在2019年6月的美国天文学会会议上公布,并将提交《天体物理学杂志》。

黑洞的引力主导着银河系的动力学,但磁场的作用一直是个谜。新观测表明,磁场的强度足以约束气体湍流的运动。如果磁场引导气体流入黑洞,黑洞则活跃,因为它正在“吞食”大量气体;如果磁场引导气体流入围绕黑洞的轨道,黑洞将是安静的,而这些“幸存”的气体会成为恒星的原材料。

研究人员将SOFIA像机拍摄的中/远红外图像与新的流线相结合,以显示磁场方向。叠加的图像显示磁场遵循尘埃结构的形状,但也有一些地方的场远离主要的灰尘结构,比如环顶部和底部的端点。

“磁场的螺旋将气体引导到黑洞周围的轨道上,”NASA喷气推进实验室科学家、HAWC+仪器的首席研究员、该研究的主要作者Darren Dowell说,“这可以解释为什么我们的黑洞很安静,而其他黑洞很活跃。”

物质在超大质量黑洞的极端环境中是如何与其相互作用的?为什么银河系中心的黑洞相对微弱,而其他星系中的黑洞却很明亮?新的SOFIA和HAWC+观测将有助于了解并解决这些长期困扰科学家的问题。

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https://www.nasa.gov/feature/magnetic-field-may-be-keeping-milky-way-s-black-hole-quiet返回搜狐,查看更多

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