銀河系中心黑洞的「呼吸」

作者: Uliana S

我們銀河系中心的超大質量黑洞 Sagittarius A* 正在噴出炙熱的宇宙風——這是科學家們50多年來一直在尋找的東西。

在銀河系中心,距離地球約 2.6 萬光年處,坐落著超大質量黑洞人馬座 A*(Sgr A*)。數十億年來,它一直處於相對平靜的「休眠」狀態,僅偶爾吞噬少量的氣體。理論界早已預測,在這種攝食模式下,黑洞不僅會吞噬物質,還會將部分物質以強勁風場的形式向外噴射。然而,對於我們銀河系的黑洞而言,長期以來一直缺乏能證明此現象的直接證據。如今,藉由阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)與錢卓拉 X 射線天文台(Chandra)的觀測,科學家終於目睹了這場宇宙級的「呼吸」。

研究人員馬克·高斯基(Mark Gorski)與莉娜·穆奇科娃(Lena Murchikova)耗時數年,蒐集了 ALMA 在 1.3 毫米波段下的觀測數據。他們將焦點放在一氧化碳(CO)分子的輻射上,這是探測距黑洞僅數光年(約一秒差距)範圍內冷分子氣體的可靠指標。這項任務極具挑戰性:人馬座 A* 本身在無線電波段極為明亮,其劇烈變化的輻射會掩蓋周圍氣體的微弱信號。科學家為此開發了複雜的建模與背景扣除技術,才成功分離出這些訊號。

研究結果超乎預期。新生成的圖像靈敏度比先前高出約 100 倍,解析度則提升了 80 倍。影像中清晰呈現了一個位於冷氣體中的巨型錐狀空腔,這片巨大的「空洞」正對著黑洞向外延伸。在冷氣體消失的區域,錢卓拉的數據顯示該處充斥著熾熱的 X 射線氣體。這是活躍風場的經典特徵:從黑洞周邊噴薄而出的熱流,若非將冷物質清空,就是將其加熱至無線電波段無法偵測的程度。

據作者估算,這股風已持續吹拂了至少 2 萬年。雖然與活躍星系中的強大噴流相比威力較弱,但對於我們平靜的銀河系中心來說,這仍是極具意義的現象。這有助於解釋超大質量黑洞如何調節氣體吸積,並影響周遭空間的演化——從恆星形成到銀河中心區域的動力學皆受其左右。

這項發現是多年苦心鑽研與創新數據處理技術的結晶。它解開了懸宕半世紀的謎團,並為天文學家提供了一套理解「休眠」黑洞行為的新工具。現在,我們距離揭開銀河系核心奧秘又近了一步,在那裡,這尊巨獸輕微的「呼吸」正悄然形塑著周遭的宇宙環境。

這項發現已發表於《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters,arXiv:2509.10615)。

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