黑洞是宇宙中最神秘的物體之一,它們強大的引力可以吞噬周圍的物質,同時也影響著它們所在星系的演化。 最近,科學家發現了乙個遙遠的黑洞,它的行為異常猛烈,不僅噴出大量物質,而且在其星系中創造了乙個幾乎沒有新恆星誕生的空曠區域。 這種驚人的現象向我們揭示了黑洞如何塑造我們自己的星系,甚至可以解釋我們銀河系中心的乙個謎團。
這個黑洞位於螺旋星系Marcarian 817的中心,大約是43億光年。 也就是說,我們看到的 Malcarian 817 是它在 43億年前的樣子,在恐龍出現在地球上之前。 馬卡里安817的黑洞是巨大的,大約是太陽的1000萬倍。 就像我們自己的星系一樣,它的黑洞是將星系結合在一起的重要力量,對周圍的恆星、塵埃和其他物質施加強大的引力,使它們緩慢地圍繞黑洞執行。 但是,如果這些物質離黑洞的邊緣太近,即所謂的事件視界,它們就會被黑洞吞噬,永遠無法逃脫。
科學家們一直在觀察Marcarian 817的黑洞,因為它有時會表現出一些奇怪的行為。 黑洞不會穩定地吞噬周圍的氣體和塵埃,而是會突然爆發,以極高的速度將物質丟擲,形成宇宙風。 這些宇宙風會對星系產生巨大影響,例如阻礙新恆星的形成,甚至改變星系的形狀。 但科學家們從未見過像馬卡里安817這樣的黑洞,它的宇宙風持續數百天,比光速快幾倍。 這就像乙個黑洞發脾氣,扔掉它不喜歡的一切。
科學家是如何發現這場黑洞風暴的? 他們使用可以探測不同波長的光的太空望遠鏡,例如 X 射線、紫外線和伽馬射線。 這種光是由黑洞周圍的熱物質發出的,可以反射黑洞的活動。 其中一種太空望遠鏡被稱為斯威夫特天文台,這是美國宇航局的乙個專案,可以快速觀察宇宙中的意外事件,例如超新星爆炸或伽馬射線暴。 當科學家使用斯威夫特天文台觀測Markarian 817時,他們發現它的X射線光明顯減少,這意味著黑洞的活動發生了變化。 因此,他們決定仔細研究另一台名為XMM-Newton的太空望遠鏡,這是歐洲航天局的一項任務,其X射線探測器非常靈敏,可以研究複雜的天體現象,如黑洞,中子星和星系團。
當黑洞風暴平息時,科學家們看到了它的後果。 黑洞周圍的大部分物質已被移除,在銀河系中形成了乙個直徑約3000光年的空白區域。 在這個區域,很少有新恆星誕生,因為宇宙風吹走了恆星形成所需的所有氣體和塵埃。 這就像乙個黑洞在它的星系中劃出了乙個禁區,不讓任何東西進入。 這一現象讓科學家們感到驚訝,他們沒想到黑洞會產生如此大的影響。 義大利羅梅特大學的天文學家、該研究的合著者埃利亞斯·卡蒙(Elias Carmon)在乙份宣告中說:“這一觀察表明,黑洞可能正在重塑它們的宿主星系,遠遠超出想象。 ”
這一發現也為我們理解星系的演化提供了新的線索。 科學家認為,黑洞和星系是緊密相連的,它們的質量、形狀和亮度都有一定的規律。 黑洞的活動不僅影響自身的生長,還影響周圍星系的形成和演化,而黑洞的宇宙風是重要的反饋機制。
馬卡里安817號黑洞的風暴,不僅讓我們得以一窺遙遠星系的奇觀,也讓我們對自己的星系有了新的認識。 我們的銀河系還有乙個超大質量黑洞,稱為人馬座A*,它的質量大約是太陽的400萬倍。 它位於銀河系的中心,約260,000光年。 人馬座A*目前是乙個相對安靜的黑洞,它很少噴發,也沒有強烈的宇宙風。 然而,科學家們發現,人馬座A*周圍的星系區域也有乙個空的區域,直徑約為500光年。 在這個區域內,恆星的密度比周圍區域低10倍,幾乎沒有新的恆星形成。 這讓科學家們想知道為什麼乙個安靜的黑洞會產生這樣的效果。
馬卡里安817黑洞的風暴給了科學家乙個可能的答案。 或許,人馬座A*過去也曾有過類似的風暴,它的宇宙風也清除了周圍的物質,形成了一片空曠的區域。 只是這些風暴發生在很久以前,我們現在看不到它們的任何痕跡。 科學家估計,人馬座A*的最後一次風暴可能發生在400萬年前,在人類出現在地球上之前。 如果這個假設是正確的,那麼我們可以說,Markarian 817的黑洞風暴是我們銀河系歷史的乙個活生生的縮影,它讓我們瞥見了我們自己的黑洞曾經做過的事情。
這項研究還證明了XMM-Newton作為太空望遠鏡的重要作用。 XMM-Newton是目前最先進的X射線探測器之一,它可以觀測到一些其他望遠鏡看不到的天體現象,例如黑洞的宇宙風。 XMM-Newton的專案科學家Norbert Chartres在乙份宣告中說:“這強調了XMM-Newton任務對未來的重要性。 沒有其他任務可以將其高靈敏度與長時間不間斷的觀察能力結合起來。 ”