一个黑洞清除了它的邻居

一幅超大质量黑洞的艺术家插图（SMBH）。遥远星系中的SMBH驱逐了其吸积盘中的所有物质，清理出一大片区域。信用:uux.cn/欧空局
（神秘的地球uux.cn）据《今日宇宙》（埃文·高夫）：我们不能直接看到它们，但我们知道它们就在那里。超大质量黑洞可能位于每个大型星系的中心。它们压倒性的引力将物质吸引向它们，在那里物质聚集在吸积盘中，等待着越过事件视界被遗忘。
但是在一个星系中，SMBH被食物噎住并吐出来，将物质高速送走，并清理了整个街区。
自20世纪60年代初以来，当天文学家在一个巨大的椭圆星系中心发现一个无法解释的射电源时，我们就知道大型星系的中心有一些东西。天文学家认为它是一颗恒星，但它的光谱没有意义。由于它非常遥远，大约24亿光年远，这意味着它正在发射数百个星系的能量。该物体发出的光的速率各不相同，类星体（类恒星物体）一词就是用来描述它的。
在接下来的几年里，更多的类星体被发现，最终，天文学家意识到，落入一个巨大致密物体的气体可以创造出他们所看到的东西。更多的研究表明，气体形成了一个围绕物体的旋转圆盘，称为吸积盘。天文学家还观察到恒星在星系中心附近奇怪地移动，只有大质量物体才能解释它们的速度和运动。
到20世纪70年代，天文学家认为在银河系的中心有一个这样的大质量物体。1974年，天文学家发现了它，并将其命名为速腾A星。最终，越来越多的证据表明，大多数（如果不是全部的话）大型星系的中心都有SMBHs。现在我们了解了吸积盘、黑洞和活跃星系核（AGN）之间的联系，活跃星系核是指活跃消耗物质并释放大量辐射的黑洞。
这是我们目前的SMBHs图片。它们是潜伏在星系中心的巨大致密天体。它们可以有数亿甚至数十亿个太阳质量。SMBHs将物质拉向它们，这些物质聚集在吸积盘中。圆盘变热并发出辐射，纠结的磁场导致天体物理喷流从两极射出。

艺术家对具有旋转吸积盘和天体物理喷流的超大质量黑洞的印象。致谢:uux.cn/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
并非吸积盘中的所有物质都能通过事件视界。SMBHs仅消耗一小部分磁盘材料。一旦它们到达爱丁顿极限，其余的气体就会翻滚着进入太空，将银河系中心的一些气体也带走。
天文学家在星系马卡里安817中发现了一个遥远的SMBH，打破了这张照片。在SMBH吸积盘之外，中性气体和尘埃形成了一个环面。在同一区域，星际恒星形成气体云位于SMBH引力范围之外。遥远的SMBH向太空高速发射了如此多的物质，以至于清除了该区域的所有气体。抑制了银河系中心恒星的形成。
这一发现发表在《天体物理学杂志快报》的最新研究中。它的标题是“塞弗特1.2马卡里安817在一个模糊的亚爱丁顿状态下的激烈反馈。”主要作者是密歇根大学的本科生研究员米兰达·扎克。
天文学家以前发现过将物质从银河系中心赶走的SMBHs。他们称之为“黑洞风”，他们在极其明亮的吸积盘周围探测到了这种风，这些吸积盘已经达到了它们可以积累物质的极限。黑洞风将多余的物质抛向太空。
但是在马卡里安817中，圆盘并不十分明亮。这意味着它不应该处于爱丁顿极限或质量累积极限。根据宣布这一发现的新闻稿，这只是“零食”。
“如果风扇调到最高转速，你可能会遇到非常快的风速。研究合著者米兰达·扎克说:“在我们研究的名为马卡里安817的星系中，风扇以较低的功率设置开启，但仍然产生了令人难以置信的高能风。”
在科学术语中，这些风被称为超快速外流（UFO。）不明飞行物的速度高达每小时数百万英里，天文学家发现它们来自已经达到爱丁顿极限的吸积盘。但这不一样。
“不明飞行物经常在爱丁顿极限或以上被探测到；这一结果表明，黑洞吸积即使在适度的爱丁顿分数下也有可能塑造宿主星系，”作者在他们的研究中写道。
黑洞吸积和由此产生的不明飞行物可以通过吹走所有气体来抑制银河系中心附近的恒星形成。强大的风也带走了SMBH的燃料，没有新的气体供给其吸积盘，它发出的光要少得多。
“观测到超高速风是非常罕见的，探测到有足够能量改变其宿主星系特征的风就更不常见了。马卡里安817在不太活跃的情况下产生了大约一年的这些风，这一事实表明黑洞对其宿主星系的重塑可能比之前想象的要多得多，”意大利罗马特雷大学的天文学家Elias Kammoun补充说。
多个望远镜和天文台促成了这一发现。当吸积盘中的物质变热时，它会发出X射线。然而，当研究人员用美国国家航空航天局的斯威夫特天文台观测马卡里安817时，X射线几乎无法探测到。“x光信号非常微弱，我确信自己做错了什么！“主要作者米兰达·扎克惊呼道。
但是Swift并不是我们最好的X射线天文台。因此，天文学家转向欧空局的XMM-Newton X射线天文台。这些观察表明，马卡里安817的不明飞行物挡住了来自SMBH日冕的X射线，日冕是黑洞的直接周围。另一个X射线天文台，美国国家航空航天局的NuSTAR望远镜，证实了这些观察结果:X射线就在那里，只是被遮住了。
马卡里安817的不明飞行物只持续了大约一年。但在此期间，它重塑了银河系的中心。这项研究清楚详细地显示了黑洞及其宿主星系如何相互塑造并对彼此的演化产生强大影响。
这项研究还揭示了为什么包括银河系在内的一些星系中心没有太多活跃的恒星形成。它们中心的SMBHs吹走了恒星形成气体。但这只有在UFO足够强大且持续时间足够长的情况下才会发生。
SMBH吸积和反馈，以及它如何塑造承载它的星系，是天体物理学家渴望了解更多的东西。在这种情况下，欧空局的XMM-Newton在确定马卡里安817事件中发挥了关键作用。
诺伯特·沙尔特尔是XMM-Newton的项目科学家。虽然不是这项研究的直接组成部分，但Schartel谈到了XMM-Newton对破译SMBHs附近发生的事情有多么重要。
“黑洞研究中许多悬而未决的问题都是通过长时间的观测来实现探测的，这些观测持续了数小时以捕捉重要事件。这突出了XMM-Newton任务对未来的至关重要性。没有其他任务可以提供其高灵敏度和长时间不间断观测能力的结合，”Schartel说。

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