银河系黑洞周围发现不明天体

天文学家探测到一个热气泡以超过每小时 2 亿英里的速度围绕着银河系的超大质量黑洞旋转。

它以几乎三分之一的光速绕人马座 A* 运行，轨道大小与水星相似，仅需 70 分钟即可完成一圈。

专家表示，这一发现可以帮助我们更好地了解银河系中心巨大空洞的神秘动态环境。

来自德国马克斯普朗克射电天文学研究所的主要作者 Maciek Wielgus 博士说：“我们认为我们看到一个热气泡围绕人马座 A* 移动，其轨道大小与水星相似。. 但只用了大约 70 分钟就完成了一个完整的循环。

他补充说：“这需要令人难以置信的速度，大约是光速的 30%。”

天文学家探测到一个以每小时超过 2 亿英里的速度围绕银河系超大质量黑洞旋转的热气体气泡。ALMA射电望远镜检测到来自人马座A*（如图）轨道上的“热点”信号，人马座A*是我们银河系中心的黑洞。

什么是 SAGITTARIUS A*？它是如何被相机捕捉到的？

人马座 A ，缩写为 Sgr A，发音为“sadge-ay-star”，因其在人马座方向的探测而得名。

sgrA*在图中红圈的位置

自 1974 年以来，随着在银河系中心检测到一个不寻常的无线电源，人们就假设它的存在。

在 1990 年代，天文学家绘制了银河系中心附近最亮恒星的轨道图，并证实那里存在一个超大质量致密天体，这项工作获得了 2020 年诺贝尔物理学奖。

尽管黑洞的存在被认为是唯一合理的解释，但新图像提供了第一个直接的视觉证据。

因为它距离地球 27,000 光年，所以它在天空中看起来与月球上的甜甜圈一样大。

捕捉如此遥远物体的图像需要将地​​球周围的八个巨型射电天文台连接起来，形成一个虚拟的“地球大小”望远镜，称为 EHT。

其中包括西班牙毫米射电天文学研究所 (IRAM) 的 30 米望远镜，这是 EHT 网络中最灵敏的单天线。

EHT 连续几个小时盯着人马座 A* 连续几个小时，这与长曝光摄影的想法类似，并且与制作 2019 年发布的第一张黑洞图像所用的过程相同。

那个黑洞被称为 M87*，因为它位于 Messier 87 星系中。

一个国际团队使用位于智利安第斯山脉的 ALMA（阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列）射电望远镜探测到了“热点”。

超大质量黑洞是星系中心极其密集的区域。它们充当强烈的引力源，吸入周围的尘埃和气体。

人马座 A* 距离地球仅 26,000 光年，是宇宙中为数不多的可以目睹附近物质流动的黑洞之一。

但由于该区域吸收了所有周围的光线，因此很难看到，这就是为什么科学家们花了数十年时间寻找黑洞活动迹象的原因。

这些观测是由欧洲南方天文台 (ESO) 在事件视界望远镜 (EHT) 合作组织对黑洞进行成像的活动中进行的。

2017 年 4 月，全球八个现有的射电望远镜连接起来，产生了人马座 A* 的第一张图像。

Wielgus 博士和他的同事使用了与人马座 A* 的 EHT 观测同时记录的 ALMA 数据。

仅用 ALMA 进行的测量就隐藏了更多关于黑洞性质的线索。

偶然地，有些是在银河系中心发出 X 射线能量爆发或闪光并被 NASA 的钱德拉太空望远镜探测到后不久制造的。

以前用 X 射线和红外望远镜观察到的这些类型的闪光被认为与“热点”有关：运行速度非常快且靠近黑洞的气体气泡。

Wielgus 博士说：“真正新鲜有趣的是，直到现在，这种闪光仅在人马座 A* 的 X 射线和红外线观测中清晰可见。”

“在这里，我们第一次看到一个非常强烈的迹象，表明无线电观测中也存在轨道热点。”

最初在黑洞的引力影响下，只有不到百分之一的物质到达事件视界或不归路，因为其中大部分被喷射出去了。

因此，这种材料发出的 X 射线非常微弱，就像附近宇宙中星系中的大多数巨型黑洞发出的那样。

合著者、荷兰拉德堡德大学博士生杰西·沃斯说：“也许在红外波长下检测到的这些热点是同一物理现象的表现。”

“随着红外发射热点冷却，它们在更长的波长下变得可见，例如 ALMA 和 EHT 观察到的那些。”

耀斑被认为起源于非常靠近黑洞的极热气体中的磁相互作用。研究结果支持这个想法。

同样来自 Radboud 的合著者 Monika Moscibrodzka 博士说：“我们现在找到了这些耀斑的磁场起源的有力证据，我们的观察为我们提供了有关该过程几何形状的线索。”

“新数据对于建立对这些事件的理论解释非常有帮助。”

ALMA 允许天文学家研究人马座 A* 的极化射电发射，它可以用来揭示黑洞的磁场。

一个国际团队使用位于智利安第斯山脉的 ALMA（阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列）射电望远镜探测到了“热点”

数据与理论模型相结合，揭示了热点的形成及其嵌入的环境，包括磁场。

比以前的观察更严格的限制有助于发现我们黑洞及其环境的性质。

ALMA 和 ESO 超大望远镜 (VLT) 上的 GRAVITY 仪器在红外线下进行的扫描表明，耀斑起源于气体的聚集。

它以大约 30% 的光速在天空中以顺时针方向围绕黑洞旋转，热点的轨道几乎正面对着。

来自瓦伦西亚大学的共同作者 Ivan Marti-Vidal 博士说：“在未来，我们应该能够使用 GRAVITY 和 ALMA 的协调多波长观测来跟踪所有频率的热点。”

“这种努力的成功将是我们理解银河中心耀斑物理学的一个真正的里程碑。”

这张可见光下的广角视图显示了人马座（射手座）中银河系中心方向的丰富恒星云。

该团队还希望能够用 EHT 直接观察绕轨道运行的气体团块，以更接近黑洞进行探测并了解更多信息。

Wielgus 博士补充说：“希望有一天，我们可以放心地说我们‘知道’人马座 A* 中正在发生的事情。”

黑洞是如何形成的仍然知之甚少。天文学家认为，当比太阳大 100,000 倍的巨大气体云坍塌时，就会发生这种情况。

许多这些“种子”然后结合形成更大的超大质量黑洞，这些黑洞位于所有已知大质量星系的中心。

或者，超大质量黑洞种子可能来自一颗质量约为太阳 100 倍的巨星，它在耗尽燃料并坍缩后最终变成黑洞。

当这些巨大的恒星死亡时，它们也会变成“超新星”，这是一次巨大的爆炸，将恒星外层的物质喷射到深空。

这项新研究已发表在《天文学和天体物理学》杂志上。