一組科學(xué)家宣布，他們首次探測(cè)到了來(lái)自一種被稱(chēng)為“超高速?lài)娏?”的現(xiàn)象的伽馬射線?？茖W(xué)家們相信，這些噴流在調(diào)節(jié)黑洞本身及其宿主星系的增長(zhǎng)方面發(fā)揮著重要作用。

研究人員利用美國(guó)宇航局(NASA)費(fèi)米伽瑪射線太空望遠(yuǎn)鏡上的大面積望遠(yuǎn)鏡收集的數(shù)據(jù)，以及結(jié)合了太弱而無(wú)法單獨(dú)觀測(cè)的信號(hào)的堆疊技術(shù)，在幾個(gè)附近的星系中檢測(cè)到了來(lái)自“超高速?lài)娏?”的伽馬射線。這個(gè)團(tuán)隊(duì)，包括來(lái)自芝加哥大學(xué)、克萊姆森大學(xué)、查爾斯頓學(xué)院和其他許多人的科學(xué)家，于2021年11月10日在《天體物理學(xué)雜志》上發(fā)表了這些結(jié)果。

他們表示，這些結(jié)果應(yīng)該有助于了解在我們自己的銀河系形成和成長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)生了什么。

“我們的伽馬射線觀測(cè)顯示了超大質(zhì)量黑洞如何將大量的能量轉(zhuǎn)移到它們的宿主星系，”克萊姆森大學(xué)的博士后研究員、該研究的負(fù)責(zé)人Chris Karwin說(shuō)。“盡管這些風(fēng)很難探測(cè)到，但人們認(rèn)為它們?cè)诖筚|(zhì)量黑洞和宿主星系本身的成長(zhǎng)過(guò)程中起著重要作用。”

類(lèi)似海嘯的風(fēng)

每個(gè)星系的中心都有一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞。有些是休眠狀態(tài)。其他的則被稱(chēng)為活躍星系核，它們是活躍的，這意味著它們吸納并"吃掉"周?chē)奈镔|(zhì)。

但與流行的假設(shè)相反，黑洞并不是真的吞噬它們附近的一切。克萊姆森大學(xué)副教授Marco Ajello說(shuō)：“黑洞就像強(qiáng)大的吸塵器，它們會(huì)噴出一些靠近它們的污物，而不是吸走所有東西。”他是這項(xiàng)研究的共同負(fù)責(zé)人。“這些噴射物，即類(lèi)似海嘯的風(fēng)，是由高度電離的氣體組成的。”

當(dāng)這些氣體與存在于恒星系統(tǒng)之間的物質(zhì)相互作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波。Karwin解釋說(shuō)，通過(guò)這種方式，黑洞將大量的能量轉(zhuǎn)移到它們的宿主星系。他說(shuō)：“這些超快的外流就像一個(gè)活塞，實(shí)際上將被稱(chēng)為宇宙射線的帶電粒子加速到接近光速的水平。”

這些宇宙射線繼續(xù)與宿主星系中的粒子碰撞，最終產(chǎn)生科學(xué)家們探測(cè)到的伽馬射線。

“這種伽馬射線發(fā)射編碼了大量的信息，”芝加哥大學(xué)的研究生、該論文的共同作者Rebecca Diesing說(shuō)：“這包括它是如何進(jìn)化的，它是如何加速宇宙射線的，以及它是如何與宿主星系中的物質(zhì)互動(dòng)的。”

與芝加哥大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)系的副教授Damiano Caprioli合作，Diesing開(kāi)發(fā)了最先進(jìn)的計(jì)算建模技術(shù)來(lái)計(jì)算粒子如何在天體物理環(huán)境中被加速，特別是在風(fēng)產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波處，以及這種能量非常高的粒子如何發(fā)射伽馬射線。這些信息加在一起，有助于理解這些超高速?lài)娏魇侨绾窝葑兊摹?/p>

這些超高速?lài)娏饕远喾N方式影響它們周?chē)男窍怠＠?，科學(xué)家們認(rèn)為這些超高速?lài)娏飨蛐窍底⑷肓四芰?，這些能量分解了氣體云，否則這些氣體云可能會(huì)形成恒星并為超大質(zhì)量黑洞提供能量。Diesing說(shuō)：“這成為一個(gè)自我調(diào)節(jié)的過(guò)程，它在物理上將超大質(zhì)量黑洞與它們的宿主星系聯(lián)系起來(lái)，使它們一起成長(zhǎng)。”

Ajello說(shuō)：“星系中心的黑洞和星系本身有一個(gè)機(jī)制，使其質(zhì)量共同增長(zhǎng)--這就是這個(gè)機(jī)制。”