银河系中心出现“破折号”数百根细丝指向超大质量黑洞

近日，一个国际天体物理学家团队发现了隐藏在银河系中心的全新事物。相关研究6月2日发表于《天体物理学杂志快报》。

20世纪80年代初，美国西北大学的Farhad Yusef-Zadeh发现了巨大的一维细丝，垂直悬挂在人马座A *（银河系中心超大质量黑洞）附近。现在，他与合作者又发现了一种新的细丝群体——这些细丝要短得多，水平或径向排列，像黑洞轮子上的辐条一样向外散开。

尽管这两种细丝有一些相似之处，但Yusef Zadeh认为它们有不同的起源。垂直的细丝横扫银河系，高达150光年；水平的细丝看起来更像摩尔斯电码的点和线，只出现在人马座A*的一侧。

“突然发现一组新的结构群似乎指向黑洞的方向，这令人惊讶。”当Yusef-Zadeh看到这些时惊呆了，“我们必须做很多工作来证明我们没有自欺欺人。我们发现这些细丝不是随机的，而是似乎与黑洞的流出有关。通过研究它们，我们可以了解更多关于黑洞的自旋和吸积盘方向。当我们在银河系核心的混沌场中找到秩序时，这是令人满意的。”

作为射电天文学专家，Yusef-Zadeh是西北大学温伯格艺术与科学学院的物理学和天文学教授，也是CIERA的成员。

这一新发现可能会让人感到意外，但Yusef-Zadeh对揭示距离地球2.5万光年的银河系中心的奥秘并不陌生。这项最新研究建立在他40年的研究基础之上。1984年，Mark Morris和Don Chance首次发现垂直细丝后，Yusef-Zadeh与Ian Heywood及其合作者后来在人马座A *附近发现了两个巨大的无线电发射气泡。然后，在2022 年的一系列出版物中，Yusef-Zadeh（与Heywood、Richard Arent 、Mark Wardle合作）揭示了近1000 根垂直细丝，它们成对出现，通常等距堆叠或并排放置，就像竖琴上的琴弦一样。

Yusef-Zadeh将大量新发现归功于射电天文学技术的进步，特别是南非射电天文台（SARAO）的MeerKAT望远镜。为了精确定位细丝，Yusef-Zadeh的团队使用了一种技术来去除MeerKAT图像中的背景和平滑噪声，以便将细丝与周围结构隔离开来。

“新的MeerKAT观测结果改变了游戏规则，技术的进步和专门的观测时间为我们提供了新的信息。这真的是射电天文学家的一项技术成就。”Yusef-Zadeh说。

在对垂直细丝研究了数十年后，Yusef-Zadeh震惊地发现了水平方向的细丝，他估计这些细丝大约有600万年历史。“我们一直在考虑垂直细丝及其起源，我已经习惯了它们是垂直的。可我从没想过‘飞机上可能会有其他人’。”

虽然这两个星系群都由可以用无线电波观察到的一维细丝组成，并且似乎与银河系中心的活动有关，但两者相似之处仅限于此。

垂直细丝垂直于银河平面；水平细丝平行于平面，但径向指向黑洞所在的星系中心。垂直细丝具有磁性和相对论性；水平细丝似乎发出热辐射。垂直细丝包围着以接近光速运动的粒子；水平细丝似乎加速了分子云中的热物质。垂直细丝长达150光年，远远超过仅为5至10光年的水平细丝长度。垂直细丝装饰着星系核周围的空间；水平细丝似乎只向一侧扩散，指向黑洞。

“我们检测到的径向流出的最重要影响之一是吸积盘的方向和射流驱动和从人马座A*沿着银河系平面喷出的射流。”Yusef-Zadeh说。

这一新发现充满了未知数，而Yusef-Zadeh解开其谜团的工作才刚刚开始。目前，他只能考虑对新种群的机制和起源作出合理的解释。

“我们认为它们一定起源于数百万年前发生的某种活动的流出。这似乎是流出的物质与附近物体相互作用的结果。”Yusef-Zadeh说，“我们的工作永远不会完成。我们总是需要进行新的观察，不断挑战我们的想法，加强我们的分析。”