銀河系中心出現“破折號”數百根細絲指向超大質量黑洞

近日，一個國際天體物理學家團隊發現了隱藏在銀河系中心的全新事物。相關研究6月2日發表于《天體物理學雜志快報》。

20世紀80年代初，美國西北大學的Farhad Yusef-Zadeh發現了巨大的一維細絲，垂直懸掛在人馬座A *（銀河系中心超大質量黑洞）附近。現在，他與合作者又發現了一種新的細絲群體——這些細絲要短得多，水平或徑向排列，像黑洞輪子上的輻條一樣向外散開。

盡管這兩種細絲有一些相似之處，但Yusef Zadeh認為它們有不同的起源。垂直的細絲橫掃銀河系，高達150光年；水平的細絲看起來更像摩爾斯電碼的點和線，只出現在人馬座A*的一側。

“突然發現一組新的結構群似乎指向黑洞的方向，這令人驚訝。”當Yusef-Zadeh看到這些時驚呆了，“我們必須做很多工作來證明我們沒有自欺欺人。我們發現這些細絲不是隨機的，而是似乎與黑洞的流出有關。通過研究它們，我們可以了解更多關于黑洞的自旋和吸積盤方向。當我們在銀河系核心的混沌場中找到秩序時，這是令人滿意的。”

作為射電天文學專家，Yusef-Zadeh是西北大學溫伯格藝術與科學學院的物理學和天文學教授，也是CIERA的成員。

這一新發現可能會讓人感到意外，但Yusef-Zadeh對揭示距離地球2.5萬光年的銀河系中心的奧秘并不陌生。這項最新研究建立在他40年的研究基礎之上。1984年，Mark Morris和Don Chance首次發現垂直細絲后，Yusef-Zadeh與Ian Heywood及其合作者后來在人馬座A *附近發現了兩個巨大的無線電發射氣泡。然后，在2022 年的一系列出版物中，Yusef-Zadeh（與Heywood、Richard Arent 、Mark Wardle合作）揭示了近1000 根垂直細絲，它們成對出現，通常等距堆疊或并排放置，就像豎琴上的琴弦一樣。

Yusef-Zadeh將大量新發現歸功于射電天文學技術的進步，特別是南非射電天文臺（SARAO）的MeerKAT望遠鏡。為了精確定位細絲，Yusef-Zadeh的團隊使用了一種技術來去除MeerKAT圖像中的背景和平滑噪聲，以便將細絲與周圍結構隔離開來。

“新的MeerKAT觀測結果改變了游戲規則，技術的進步和專門的觀測時間為我們提供了新的信息。這真的是射電天文學家的一項技術成就。”Yusef-Zadeh說。

在對垂直細絲研究了數十年后，Yusef-Zadeh震驚地發現了水平方向的細絲，他估計這些細絲大約有600萬年歷史。“我們一直在考慮垂直細絲及其起源，我已經習慣了它們是垂直的。可我從沒想過‘飛機上可能會有其他人’。”

雖然這兩個星系群都由可以用無線電波觀察到的一維細絲組成，并且似乎與銀河系中心的活動有關，但兩者相似之處僅限于此。

垂直細絲垂直于銀河平面；水平細絲平行于平面，但徑向指向黑洞所在的星系中心。垂直細絲具有磁性和相對論性；水平細絲似乎發出熱輻射。垂直細絲包圍著以接近光速運動的粒子；水平細絲似乎加速了分子云中的熱物質。垂直細絲長達150光年，遠遠超過僅為5至10光年的水平細絲長度。垂直細絲裝飾著星系核周圍的空間；水平細絲似乎只向一側擴散，指向黑洞。

“我們檢測到的徑向流出的最重要影響之一是吸積盤的方向和射流驅動和從人馬座A*沿著銀河系平面噴出的射流。”Yusef-Zadeh說。

這一新發現充滿了未知數，而Yusef-Zadeh解開其謎團的工作才剛剛開始。目前，他只能考慮對新種群的機制和起源作出合理的解釋。

“我們認為它們一定起源于數百萬年前發生的某種活動的流出。這似乎是流出的物質與附近物體相互作用的結果。”Yusef-Zadeh說，“我們的工作永遠不會完成。我們總是需要進行新的觀察，不斷挑戰我們的想法，加強我們的分析。”