终于发现围绕着我们星系黑洞的吸积盘

2019.08/中国科技教育／67
某些特大质量的黑洞是以拥有沿轨道运行的气体组成的炽热圆盘而宣告它们存在的。

但是银河系中心的“巨兽”却显得非常害羞与庄重。

现在，天文学家们终于发现了这个黑洞由陨落物质形成的发出微光的吸积盘，这是一个被长期怀疑但却从未被观察到的存在。

“我为我们终于能够看到它而惊讶不已。

”来自美国新泽西州普林斯顿高级研究院的天体物理学家Elena Murchikova 说道。

研究人员使用位于智利北部的ALMA 阵列（ALMA 阵列是一个国际合作的天文设施，由欧洲、北美、东亚与智利共和国合作运作。

工作波段位于毫米波和亚毫米波，由于其工作的波段处于人眼看不到的波长上，因此可以发现许多宇宙物体）发现了这个圆盘，他们在6月6日的《自然》杂志上就此作了报告。

以人马座A（Sagittarius A *）命名的银河系特大质量黑洞是一头“巨兽”，它的质量是太阳的400万倍。

当某些黑洞狼吞虎咽地将它周围的气体和尘埃吞下时，人马座A 却显得比较挑食。

这种“营养不良”的黑洞没有足够的“食物供给”而让它们周围的气体发出明亮的光芒，Murchikova 说道。

这个圆盘被削弱的光芒有助于解释为什么科学家可通过视界望远镜捕获到更加遥远的M87星系的中心黑洞图像，而迄今为止却没能观测到人马座A 图像的原因。

此前科学家们曾经在人马座A 附近观察到释放出高能X 射线的炙热（大约1 000万开氏度）气体云，以及围绕黑洞运动的恒星气体云，但是这些气体源看起来并不能组成一个整齐的、绕轨运行的圆盘。

Murchikova 和同事们将他们的搜寻聚焦于温度较低的气体上，它们大约10 000开氏度，位于距人马座A 2 800亿千米之内。

如果只观察炙热的气体，她解释道，就像通过聚焦沙漠的夏天而试图了解地球的气候。

“这2种气体都会坠入黑洞。

你需要1张全景图。

”Murchikova 说道。

ALMA 通过在1个特殊的波长内观察光粒子来对低温气体进行测量。

当气体云中的电子与质子相结合形成氢原子时，那些光子被释放出来。

Murchikova 和同事们对光子在黑洞周围的分布情况进行了观察，他们看到了1个中间部位存在1
个缺口的椭圆形圆盘，而那个中间部位正是黑
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终于发现围绕着我们星系黑洞的吸积盘
Lisa Grossman
位于银河系中心的黑洞拥有一个由恒星及气体组成的混沌环境，这里展示的是X 射线图。

但是ALMA 望远镜矩阵的最新观测显示出一个相对整齐的发光气体盘正在围绕着黑洞旋转
这张由ALMA 数据合成的图像显示出某些围绕银河系黑洞的气体正在向着地球移动（蓝色部分），同时某些正在远离（红色部分）。

这个发现意味着圆盘是旋转的。

加号表示黑洞的位置
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首次，天文学家在2个星系群之间发现了磁场，这一发现意味着宇宙中某些最大规模的构造是具有磁性的。

磁场是在星系群Abell 0399和Abell 0401间运行的，这2个星系群正在距地球10亿光年处进行着融合，研究人员在7月7日出版的《科学》杂志上就此作了报告。

电子快速穿越磁场产生的辐射显示出气体丝内部所具有的磁性，那些气体丝在宇宙网络中连接着众多星群。

这些高速移动粒子的来源依然是个谜。

“迄今为止，磁场都是在特殊的实体中被测量到，比如在星群或者星系中。

”来自法国宇宙天体物理学研究院
的宇宙学家Nabila Aghanim 说道。

在宇宙网络中，延展于2个星系群间的“丝线”形成了一种天体网格，充满了整个虚空。

如果磁场同样遍布于星系枢纽间的气体“高速公路”上，它们很可能会影响到遍及宇宙的气体的特性和进化，Aghanim 说道。

研究人员使用主要位于荷兰的低频阵列射电望远镜网（LOFAR）对Abell 0399与Abell 0401间1 000万光年的间隙进行了检视。

通过观测，发现1条被称为同步回旋放射的微弱辐射带，这是一种由高速电子围绕磁力线旋转而产生的闪烁现象。

计算机模拟表明，星系群合并早期产生的微弱的冲击波并不足以令普通电子具备形成同步回旋放射的速度。

相反，这些“细丝”中一定含有再次被合并冲击波加速的高能电子。

“我们还不知道这种早已存在的电子群从何而来。

”来自意大利卡利亚里天文台的天文学家Federica Govoni 说道，“它们或许是由以前的星系或者超新星爆发所释放出来的。

”
宇宙网络中的其他“细丝”是否也被磁场贯穿着，是另一个挥之不去的问题。

“就大小而言，这是一种适度的细丝。

”Aghanim 说道。

她对于磁场是否能够在宇宙“细丝”间传导数千万光年抱有好奇心。

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在2个星系群之间首次发现磁场
Maria Temming
王麒　译自　《科学新闻》（Science News）2019年7月6日
2个遥远的星系群Abell 0399（左）和Abell 0401（右）由含有高能电子的磁场所连接。

来自星系群核心的X 射线呈紫色，由磁桥产生的射电辐射在星系群间
形成了蓝色块
洞的所在地。

在圆盘的一侧，光波长被拉伸，或红移。

在另一侧，光被挤压，或蓝移。

这个发现意味着圆盘的一侧向着地球移动，而另一侧则在远离——这是一个圆盘处于旋转状态的显著迹象。

“我从未想过我能真正看到如此有序的旋转。

”Murchikova 说道。

研究团队也预估了圆盘的质量——大约是太阳质量的0.000 01〜0.000 1倍之间，这取决于圆盘的厚度。

研究人员还估算了到底有多少物质坠入了黑洞，他们表示每年大约有太阳质量的2.7×10-10，或者大约是谷神星质量的
一半。

“我想这一定非常令人兴奋。

”来自美国加州大学洛杉矶分校的天体物理学家Anna Ciurlo 说道。

她的团队使用位于夏威夷的Keck 望远镜在红外线波长的范围内搜寻圆盘的迹象，但是一无所获。

Ciurlo 表示，如果圆盘的活跃程度能够被ALMA 发现，而未能被Keck 发现，那么“这会令我们思考一定还存在着某种至今不能完全明白的特殊过程”。

通过ALMA 及视界望远镜进行更多的观测或将有助于解开这个谜团。

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王麒　译自　《科学新闻》（Science News）2019年7月6日。