《科学》：研究揭开超大黑洞严重“节食”之谜

顾汉现

作者：Q. D. Wang 来源：《科学》

发布时间：2013-9-3 14:55:24

研究揭开超大黑洞严重“节食”之谜



图片来源：X-ray: NASA/UMass/Q.D. Wang et al.; IR: NASA/STScI

据物理学家组织网近日报道，美国马萨诸塞州阿姆赫斯特大学的一个国际天文学团队，通过使用美国国家航空航天局（NASA）高度灵敏的钱德拉X射线太空望远镜，解决了一个长期存在的谜团：为什么在星系中心大多数超大质量黑洞（SMBH）的吸积率非常低，即吞入很少宇宙中可用的气体，反倒“装作”自己在严重的节食。该研究成果发表在最新一期《科学》杂志上。

研究人员说：“原则上，超大质量黑洞能够吸入一切，但在研究中发现，情况并不尽然。”天文学家曾经以为随着超大黑洞的强烈引力，它们会不分青红皂白地吞噬各种恒星、尘埃和其他物质。但近年来，研究人员意外地发现最大的超大质量黑洞却以非常低的水平吸积物质。

事实上，超大黑洞的X射线信号来自一个远远大于其本身的区域，而这些信号往往令人惊讶地微弱，以至于难以将其从星系中心分辨出来。这里就有一个很大的谜团：为什么大多数这些黑洞的信号如此微弱？

研究人员利用钱德拉X射线太空望远镜进行了很长时间的观测，详细了解银河系的中心人马座A*星系中央的超大质量黑洞的最近处的细节，也就是大约距我们2.6万光年之遥。他们第一次能够精确定位并在人马座A*附近的X射线源中进行辨别，以准确识别超大质量黑洞正在“吃”些什么。

为了解释微弱的X射线信号，一些天文学家推断，从超大质量黑洞周边区域的排放物与黑洞本身没有任何关系，而与超大黑洞相联系的集中的低质量恒星有关。研究人员说：“在超大黑洞附近也有数量庞大的年轻且大质量的恒星以及低质量恒星，所以它仿佛是身处非常拥挤的星系‘闹市区’里。因此，很难令人辨明发生了什么。”

研究人员解释道，巨大质量的恒星之间有极高速的风，这些风以非常高的速度碰撞并形成涡流，由此使得在这种环境中的气体非常热。研究人员发现，首先，超大质量黑洞难以吸积这样的气体；其次，气体太“烫”以至于黑洞难以下咽。相反，黑洞会拒绝约99%这种超热物质，只允许少量的进入。这是情理之中的，因为气体越热，黑洞就越发困难将其拉入。超大质量黑洞的影响范围和其吸积或“引诱”新物质的能力是随着气体温度升高而下降的。

研究人员指出：“现在，我们已经从物理的角度解决了相关疑问，根据观察第一次把黑洞周围移动的大质量恒星和X射线发光物质之间进行联系，最后明确地排除这些来自集中的低质量恒星的X射线。而且，天文学家不仅检测到X射线源，还首次可以描述其形状是瘦长的。现在我们知道是什么样的物质进入黑洞，但是它是怎样发生的，仍然是个疑问。”（华凌）

更多阅读

《科学》发表论文摘要（英文）：

http://www.sciencemag.org/content/341/6149/981.short