【公益行】几亿年前的黑洞爆发 留下了前所未有的巨大“空洞化石”

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在离地球约3亿9千万光年的深空中，位于巨大的蛇夫座星系团。 用我们常用的x射线观测，这是人类迄今为止发现的第二明亮的星系团，仅次于3亿光年外的英仙座星系团。 近年来，天文学家不断发掘出这颗灿烂的明珠背后隐藏着数亿年的秘密。

最近，美国和澳大利亚等多国天文学家共同研究的结果表明，迄今为止蛇夫座星系团观测到的巨大神秘的气体空洞是由这个星系团中央的巨大黑洞长期的爆炸活动引起的。 也就是说，中央黑洞猛烈释放能量，在其周围形成巨大的空洞，直径约150万光年，可以装入15个并排的银河。 这项研究成果日前发表在《天体物理学》杂志上。

复印件第一作者，美国海军研究所的研究者西蒙娜·吉亚辛图奇把这个空洞比作巨大的电波化石，充分看到了其由来。

雾很深，寻找能源

据研究人员透露，迄今为止，在其他星系团中还发现了上述英仙座星系团和长蛇座a星系团等空洞。 但是，蛇夫座星系团出现的空洞的大小前所未有。 他们估计制造这个空洞所需的能量可能是迄今为止已知的最大同种空洞所需的能量的六倍。 10亿个太阳发光10亿年产生的能量也不到引起这次爆炸的能量的1%。

这个空洞到底是怎么形成的？ 根据迄今为止的研究，推测是由活动银河核引起的。

活动银河核是中央核区活动性强的系外银河的核心，活跃明亮。 一般认为移动银河核的发动机是超大质量黑洞。 黑洞吸引物质，形成环绕在其周围的积木。 积盘中的物质继续落入黑洞，物质损失的角动量以能量的形式排出到黑洞，在积盘的垂直方向上形成高速喷流。

在迄今为止的研究中，无论是英仙座还是其他星系团，都观测到了爆炸的中央黑洞。 黑洞的喷流就像黑暗中耀眼的光，具有巨大的能量，可以加热并驱逐周围分散的气体，产生类似的空洞景象。

但是蛇夫座空洞的能源之谜非常曲折。

2006年，蛇夫座的空洞引起了研究者的观察。 中国科学院国家天文台研究员陆由俊在接受科技日报记者采访时表示，另一位研究者从当时钱德拉宇宙望远镜提供的x射线数据中发现蛇夫座星系团内有一首名为空洞边缘的奇怪歌曲。 但不可思议的是，蛇夫座星系团的中央黑洞黑暗而沉默，没有爆炸的迹象。 另一方面，那时的研究者们否定了黑洞爆炸形成空洞的可能性，因此认为制造这个空洞所需的能量太大了。

现在，为什么以黑洞为发动机的活动银河核判决是最大的原因？

这次研究利用电波频带数据，研究者从中发现了高能的相对论电子，黑洞射流可以直接大规模产生这些高能电子。 中国科学院国家天文台研究员陈学雷对科技日报记者说，2006年的研究依靠x射线数据，限制在波段，只能检测出能量相对较低的电子，这些电子的来源是星系团中央黑洞的爆炸和星系团的合并活动 因此，在当时的研究数据的支持下，蛇夫座空洞形成的能量来源尚不明确。

如果这次的研究成果是事实的话，神秘的天平就会倾向于中央黑洞爆炸的一侧。 陈学雷说。

安静，等待下一轮轮回

陈学雷说，这不是蛇夫座星系团中央黑洞不重复短暂爆炸的结果，很可能经过数千万到数亿年的长期积累，呈现出现在看到的巨大空洞。

遗憾的是，蛇夫座星系团的星系核变得懒惰，中央黑洞也变得安静，中央核区放出的信号变弱，今后几代可能无法知道蛇夫座星系团中央核区的烟花之美。

让活跃的活动银河核沉默的理由是什么？ 陈学雷推测，根据现有数据，银河核活动的时间可能持续数千万到数亿年。 银河核活动时需要用黑洞吸收周围的物质来产生能量，相反黑洞的喷流会吹散周围的物质，长时间黑洞周围的所有物质发散到很远的地方，黑洞就会饿死，活动银河核也会沉默 经过漫长的进化，四散的物质再次被黑洞吸引，下一次轮回开始了。

这样，活动银河核爆炸后的沉默是必然的，但人类在几十年前具备了相应的观测手段，在人类活动的时间尺度上很难观测到活动银河核从爆炸到停止的全过程。 陈学雷说。

蛇夫座星系团内星系团的核不活跃，但巨大的空洞还没有消失，有助于恢复数亿年前的星空历史。 这个古代爆炸带来的影响远远比我们观测到的空洞表象深。

活动星系核的爆炸在一定程度上可以抑制恒星的形成。 陆由俊指出，恒星的诞生与宇宙的高密度冷却气体密切相关，但黑洞的喷流加热了周围的气体，在某种程度上阻碍了恒星诞生的步伐。 这种现象被称为活动银河核反馈效应。

家庭的增加，越来越多的谜团正在解开

这次蛇夫座星系团的研究，将一个例子扩展到星系团中活动星系核引起的大型空洞现象的大家庭，有助于我们研究银河形成过程的核心部分——活动星系核反馈效应。 陆由俊道。

与以往不同，这次的研究者发现蛇夫座星系团内部存在冷核，从冷核周围到核的能量从10kev (千电子伏)急剧下降到1kev以下，与此相伴，温度也出现了断崖式的下降。 冷核在黑洞爆炸时经常被高温喷流破坏。

陆由俊说，蛇夫座星系团的活动星系团的核爆炸进入长期的沉默，星系团内的气体很少注入能量，导致了这个冷核的形成。 由此可知，这次研究也有助于星系团内部的加热、冷却问题的研究，理解了蛇夫座初期的活动银河核反馈过程。

星空辽阔，探索永恒。

陆由俊说，与蛇夫座星系团的空洞现象相比，另一个问题需要深入研究。 例如，进一步明确蛇夫座星系团的中央黑洞的具体大小，估计黑洞是否能产生足够的能量，从而形成这个巨大的空洞。 另外，即使能量充足，被许多银河包围的喷流是否能发射到空洞的位置依然留下巨大的能量，这也需要进一步的论证。

在这次研究中，我们利用了澳大利亚马丁森广域阵列和印度巨大米波电波望远镜收集的电波新闻。 随着低频射电望远镜和越来越多的新观测技术的迅速发展，观测到了更多的类似现象，相信更奇怪的天文景观等待着我们的发掘探索。 陈学雷说。

:丁明辉审査编:chengfang

来源：亚洲公益报