黑洞有事?科学家发现银河系超大质量黑洞周围环绕着神秘气体! 我们星系的中心发生了很多事情,其中一个名为人马座A星(简称A*)的超大质量黑洞居住在那里,以其不可阻挡的引力吸引着物质。在这个令人难以置信的区域,物理学的定律已经超出了人们的理解范围,但是刚刚科学家发现了一件怪事,在那个黑洞周围已经发现了一圈神秘的冷气体。难道黑洞出了什么事? 简而言之,A*距离地球26,000光年,质量大约是太阳的400万倍。所有这些质量意味着压倒性的引力能将物质吸引向A*。但在物质被吸进去之前,它位于一个旋转的吸积盘中,在通风口的水平面上。 当然,天文学家已经知道这一切有一段时间了。A*有一个一个明亮的x射线源,因为吸积盘中的物质被压缩和加热,从而释放x射线。它不只是加热,而且被加热到1000万摄氏度。而我们太空中的x射线天文台已经能够看到距离黑洞十分之一光年的距离。 但是在这个洞的几光年之内也有大量的“冷”氢气。这种气体只比其他气体冷。大约是1万摄氏度。这种较冷的气体对黑洞环境的贡献尚不清楚。 现在,一项使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的新研究为我们提供了这一冷体气体的第一幅图像。这些新观测结果将有助于揭示黑洞的一些秘密。比如星系中心附近有足够的辐射使氢原子失去电子。然后在一个持续的循环中,它们又重新获得了它们。当它们这样做时,将重组释放出特定毫米波信号的能量。这种信号可以一路传输到地球,而且信号损耗很小。 阿尔玛是一个非常好的机器,强大而敏感,它能够调谐到这个特定的信号。天文学家利用这种能量和灵敏度,在距离凹陷只有百分之一光年的地方拍摄到了第一张冷气体盘的照片。他们的观测让天文学家绘制出这片云的位置,并跟踪它的运动。他们还测量了氢云的大小,它的质量约为木星的十分之一,或太阳质量的万分之一。 而且多普勒效应也发挥了作用。当氢重组的信号传到地球时,它的频率会转移到光谱中较蓝的部分。通过绘制这些位移图,天文学家们能够看到环绕黑洞旋转的气体环。 在银河系中心的超大质量黑洞周围流动的冷却氢气盘的ALMA图像。这些颜色代表了气体相对于地球的运动:红色的部分正在远离地球,因此阿尔玛探测到的无线电波被稍稍拉伸或移动到光谱中“更红”的部分;蓝色代表气体向地球移动,所以无线电波会轻微地向光谱中“更蓝”的部分弯曲或移动。十字线表示黑洞的位置。由于黑洞周围的环境是如此混乱,要了解那里发生的一切需要做大量的工作。这些信息将帮助科学家们了解那个环境,以及黑洞是如何消耗物质的。 科学家兴奋地称,我们是第一个为这个难以捉摸的圆盘成像并研究其旋转的人,而且我们还在探索黑洞上的吸积现象。这很重要,因为这是离我们最近的超大质量黑洞。即便如此,我们仍然对它的吸积作用机理没有很好的理解。我们希望阿尔玛的这些新观测能帮助黑洞揭开一些未知的秘密。