密集的旋转风有助于超大质量黑洞的生长
通过研究附近的星系 ESO320-G030，由西北大学领导的国际天文学家团队发现极其强大的旋转磁风有助于该星系中心超大质量黑洞的生长。
这一过程与新恒星和行星的诞生惊人地相似，它们由气体和尘埃的漩涡滋养。这一新发现为解决超大质量黑洞如何发展到重量相当于数百万或数十亿颗恒星这一长期未解之谜提供了前所未闻的线索。
“众所周知，恒星在演化初期会借助旋转风成长，就像这个星系中的风一样，这种风由磁场加速，”西北大学的 马克·戈尔斯基 (Mark Gorski ) 说道，他是这项研究的负责人。“我们的观察表明，超大质量黑洞和微小恒星可以通过类似的过程成长，但规模却大不相同。”
该 研究于今年春天发表在《天文学与天体物理学》 杂志上。
戈尔斯基是研究星系演化的专家，目前担任西北大学 天体物理跨学科探索研究中心 (CIERA) 的博士后研究员。研究开始时，戈尔斯基是瑞典查尔姆斯理工大学的博士后研究员。
监视银河系的邻居
大多数星系，包括我们自己的银河系，其中心都有一个超大质量黑洞。这些令人难以置信的巨大物体如何发展成为超级大尺寸仍然是一个未解之谜。
为了寻找线索，戈尔斯基和他的同事们将目光投向了相对较近的星系 ESO320-G030，该星系距离地球仅 1.2 亿光年。ESO320-G030 是一个高度活跃的星系，恒星形成速度比银河系快 10 倍。天文学家使用智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 天文台的望远镜对该星系进行了研究。
“由于这个星系在透视 波段非常明亮，望远镜可以分辨出其中心的惊人细节，”研究报告的共同作者、查尔姆斯理工大学射电天文学教授苏珊娜·阿尔托 (Susanne Aalto) 说道。“我们想测量星系核心风携带的分子发出的光，希望追踪正在成长(或即将成长)的超大质量黑洞如何发射风。通过使用 ALMA，我们能够研究厚厚的尘埃和气体层后面的光。”
“风旋转的明显证据”
为了研究 ESO320-G030 中心黑洞周围盘旋的稠密气体，科学家们研究了氢氰酸分子发出的光。研究人员利用多普勒效应技术，对气体中的精细细节和轨迹运动进行了成像，结果揭示了存在磁化旋转风的模式。
虽然其他风和喷流通常会将物质推离星系中心的超大质量黑洞，但新发现的风却增加了另一个过程，它反而为黑洞提供营养并帮助其成长。
研究人员将物质绕黑洞运动比作水绕排水管流动。当物质接近黑洞时，它首先会聚集在一个混乱的旋转圆盘中。在那里，磁场会发展并变得更强。磁场有助于将物质从星系中抬离，形成风的漩涡。随着物质被风吹走，旋转圆盘的速度会减慢，从而将缓慢流动的物质变成溪流——这意味着物质更容易流入黑洞。
“我们可以看到星系风如何形成螺旋结构，从星系中心向外翻腾，”阿尔托说。“当我们测量向外流动物质的旋转、质量和速度时，我们惊讶地发现，我们可以排除星系风力量的许多解释，例如恒星形成。相反，向外的流动可能是由气体流入提供动力，而且似乎是由磁场结合在一起的。”
下一步是什么?
接下来，研究人员计划研究其他星系的中心，寻找隐藏的螺旋流出物。
“我们在观测中看到了旋转风的明显证据，这有助于调节星系中心黑洞的成长，”戈尔斯基说。“现在我们知道要寻找什么，下一步就是找出这种现象有多普遍。如果这是所有拥有超大质量黑洞的星系都会经历的阶段，那么接下来会发生什么?关于这个过程的所有问题远未得到解答。”
这项研究“ESO320-G030 中壮观的银河系磁流体动力风”，得到了瑞典研究委员会(资助编号 621-2011-4143)、欧洲研究委员会和位于昂萨拉空间天文台的北欧 ALMA 区域中心节点的支持。
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