巨型黑洞喷射超高速粒子产生稀薄气泡

    这张假彩色图像展示的便是M87星系。图像中右侧为可见光波段观测结果，数据源自SDSS项目，左侧则是射电波段观测结果，数据源自LOFAR。可以看到，在中央位置上射电辐射的亮度非常高，显示这里便是驱动喷流的黑洞所在位置

    这是LOFAR天线阵设备的一个站点，位于德国境内。整个系统包括德国境内的6个站点，以及荷兰境内的40个站点。该设备的主要工作频率是在10~240 MHz

　　北京时间10月31日消息，据物理学家组织网站报道，正如生物的共生现象相似，星系和它中央的黑洞之间存在着紧密联系，共同演化发展。天文学家们对于这种共生关系目前仍然有很多地方不甚了解。有一些黑洞处于活跃状态，不断吞噬物质。这些下落的物质中有一部分并没有被吞入黑洞，而是被反弹回来，以一股细长的流体形式向外喷射，速度接近光速。当这股喷流的速度逐渐减下来之后，它就会形成一个稀薄的巨大球体，其大小甚至足以放进一个星系。这个巨大的“气泡”在可见光波段是看不到的，然而在射电波段却非常明显。而最近由荷兰射电天文研究院(ASTRON)通过国际合作努力建成的LOFAR望远镜就非常适合观测这类低频率天体目标。

　　借助LOFAR望远镜在20~160MHz波段进行的观测，天文学家们已经构建了这种“气泡”迄今质量最佳的图像之一。该项研究的论文第一作者弗朗西斯·加斯佩林(Francesco de Gasperin)表示：“这一结果非常重要。它显示了LOFAR望远镜的巨大潜力，从而提供了确凿证据证明黑洞和其宿主星系以及周遭环境之间的相互关系。”

　　这一图像是在LOFAR设备测试拍摄阶段获取的，其目标选取了巨型椭圆星系M87，一个位于室女座核心位置的星系成员。M87的大小相当于银河系的2000倍，其核心拥有迄今人类已知质量最为巨大的黑洞，质量为太阳的60亿倍。每一分钟这个黑洞都会吞噬与一个地球相当的物质，将其中一部分转化为辐射，而大部分变为超高速粒子喷流，而正是这一喷流结构产生了天文学家们所观测到的射电辐射。荷兰内梅亨大学的海诺·法尔克(Heino Falcke)教授表示：“这是首次在如此低的频率上获得如此高质量的图像。”

　　他说：“这是一项充满挑战性的观测，我们并未期望可以那么快，在LOFAR的测试阶段便获得如此美妙的结果。”为了确定这一气泡结构的年龄，研究人员使用位于美国新墨西哥州的甚大天线阵(VLA)和位于德国波恩的100米射电望远镜在不同的频率上进行了观测。结果是科学家们发现这一气泡的年龄年轻地让人吃惊，其形成距今仅有大约4000万年。这一概念在宇宙尺度上几乎就是“刚才”。

　　在低频率波段进行的观测没有发现这一气泡结构层外侧存在遗迹辐射，这说明这一气泡并非仅仅是很久之前的一次事件中形成后留下的遗迹，而是仍在不断得到来自内部中央黑洞的粒子流补充。德国马克斯·普朗克地外物理研究所的安德烈·梅洛尼(Andrea Merloni)说：“最有意思的是，这一结果同样展示了发生于非常接近黑洞附近的剧烈的物质-能量转变过程。在这一案例中，这一黑洞在加速喷流方面非常高效，而在产生可见光辐射方面却效率低下。”