天文學家借助夏威夷莫納克亞山的凱克天文臺，在附近星系中有了重大發(fā)現(xiàn)：觀測到了迄今為止規(guī)模最大、范圍最廣的超高溫氣體流。這一成果為超大質(zhì)量黑洞能在遠離核心處顯著改變宿主星系提供了有力證據(jù)，相關(guān)研究發(fā)表于《科學》期刊。

此次研究的焦點是VV 340a星系。觀測顯示，該星系中心向外延伸的高能氣體結(jié)構(gòu)可達2萬光年，遠超以往記錄。研究由加州大學歐文分校和加州理工學院的研究人員主導(dǎo)。凱克宇宙網(wǎng)成像器（KCWI）在凱克II望遠鏡上的關(guān)鍵觀測，捕捉到了延伸至銀河系盤面之外、更冷且能量更低的氣體。這些氣體形成了一個與銀河系中心對齊的醒目矛狀結(jié)構(gòu)，成為銀河系中心超大質(zhì)量黑洞長期活動的“化石記錄”。

“凱克天文臺的數(shù)據(jù)讓我們看清了這一現(xiàn)象的真實規(guī)模。”加州大學歐文分校博士后研究員、論文第一作者Justin Kader稱，“我們在凱克觀測到的氣體距離黑洞最遠，這意味著追蹤的時間尺度最長。沒有這些數(shù)據(jù)，我們無法知曉這種外流的強大程度和持久性。”從KCWI獲取的數(shù)據(jù)，對模擬物質(zhì)噴發(fā)量以及判斷噴流能否改變星系未來至關(guān)重要，研究小組給出了肯定答案。

研究團隊將凱克天文臺的光學數(shù)據(jù)，與美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的紅外觀測數(shù)據(jù)、卡爾·G·詹斯基甚大陣列（VLA）的射電圖像相結(jié)合，構(gòu)建出該系統(tǒng)的完整圖像。在星系中心，韋伯探測到了高能“日冕”氣體，這些等離子體被加熱到極端溫度，從黑洞兩側(cè)噴發(fā)。通常這類氣體僅限于數(shù)百秒差距區(qū)域，但在VV 340a中，它延伸了數(shù)千秒差距，成為有史以來觀測到的最廣泛日冕氣體結(jié)構(gòu)。

甚大陣列（VLA）的無線電數(shù)據(jù)顯示，黑洞發(fā)射的一對等離子體射流在向外移動時扭曲成螺旋狀S形圖案，這是“射流進動”的證據(jù)，即射流方向隨時間緩慢擺動。Kader表示：“這是首次在盤狀星系中，觀察到由旋進、千秒差距尺度的射電噴流驅(qū)動如此大規(guī)模的外流?！?/p>

韋伯的紅外觀測展現(xiàn)了系統(tǒng)充滿活力的核心，凱克天文臺的觀測則呈現(xiàn)了能量如何向外傳播、與周圍星系相互作用并帶動氣體運動。KCWI的數(shù)據(jù)表明，隨著噴流速度減慢，它會卷入更冷物質(zhì)，并以較低速度將其向外推。這一過程使星系中的氣體以每年形成近20個太陽的速度被剝離，極大抑制了未來恒星的形成。

令人意外的是，這種活動發(fā)生在VV 340a這樣相對年輕的恒星形成螺旋星系中，它正處于與另一個星系合并的早期階段。而強大的進動射流通常出現(xiàn)在已停止恒星形成的古老橢圓星系中。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了關(guān)于星系及其中心黑洞共同演化的長期觀點，也提出了類似事件可能發(fā)生在銀河系等星系中的可能性。Kader說：“銀河系雖無此類事情的明確化石記錄，但不能排除這種可能，它改變了我們對所生活星系的認知?！?/p>

該團隊計劃進行更深入、更高分辨率的無線電觀測，以確定第二個超大質(zhì)量黑洞是否導(dǎo)致噴氣式飛機擺動，這或許是識別二元黑洞系統(tǒng)的第一步。加州理工學院/IPAC的副科學家、該研究第二作者兼資深作者Vivian U說：“我們才剛開始了解這種活動的普遍程度，通過凱克天文臺和其他強大天文臺的合作，我們?yōu)樾窍惦S時間變化打開了新窗口?！?/p>