黑洞自己排出廢氣淹蓋自己

宇宙裡每個星系在核心位置幾乎都有一個黑洞。黑洞重力會把週遭物質吸進自己肚子,大口吞下去的不只塵埃氣體雲,也許它甚至吃得下整個恆星。那些等著被黑洞大口吞掉的食物,首先會自行排好隊、集結成一圈薄薄扁扁的圓盤,盤以黑洞為軸在自旋,盤裡的物質都非常熱。

不過黑洞和大家所熟悉的芝麻街人物「餅乾怪獸」一樣,吃東西動作狂野,碎渣可灑滿「天」!天文學家用ALMA望遠鏡就發現到,一部分黑洞待享用的食物結果飛灑到太空中了。這些東西累積成一大圈看起來外形就像甜甜圈、暗暗黑黑的冷氣體塵埃環,到最後,這暗黑甜甜圈甚至發展到能把原來繞著黑洞轉的那片小圓盤都遮住、不再能找得到圓盤。這就好像車尾排放的大團濃濃黑煙,厲害到籠罩了整部車,最後連找車也困難。

天文學家在許多星系裡找到過黑洞,滿多這些黑洞是部分或整個的藏在濃密「甜甜圈形狀」塵埃盤裡面。過去,大家一直這樣以為:這些塵埃盤裡的塵埃,來自於塵埃盤外的星系,黑洞靠重力把塵埃向內吸入、向下掉。但ALMA看到的,卻完全不是這麼回事。

在M77星系中心那邊,有個環繞著黑洞在轉的薄盤,ALMA觀測了這個盤的外圈、測量了那個區域裡冷氣體雲的運動速度、發現原來這些雲的運動速度是在每秒400~800公里左右,換算為時速,相當於每小時150 萬~300萬公里。

以這麼高速度在運動的雲,只會被向外甩出去,絕不可能會向下掉到黑洞裡。很有可能,這些氣體塵埃最後落腳的地方就在暗黑甜甜圈那邊。意思是,這圈看起來黑糊糊的環狀物裡的東西,並不是黑洞從環繞於其外的星系吸過來的,環狀物裡的東西其實是來自那片以黑洞為中心在轉、薄而高熱的盤──盤裡有些物質在轉動中被朝外甩出,物質的高熱也會降溫。

這麼說來,M77星系裡面的黑洞還真和引擎有點像。它以吃下去的氣體塵埃當燃料,並且也排放出很多髒髒的廢氣。未來,ALMA的觀測可能有辦法告訴我們,吃進去和噴出來的物質,量分別是多少。天文學家將會繼續研究其他星系的超大黑洞,看看是否果然所有星系的「暗黑甜甜圈」真的都是星系中心那個黑洞本身所排的廢氣造成。


 

發現了什麼?

M77星系,又稱為NGC 1068星系,屬於大型螺旋星系,約銀河系一倍半大,位置在鯨魚座方向,和地球的距離是4千7百萬光年。在M77星系中心有個質量是太陽1,500萬倍的超大黑洞,但目前仍沒有關於它的深入研究,因為它一直被一圈厚厚的甜甜圈形的塵埃環籠罩起來,那個環的直徑有40光年那麼寬。

誰發現的?

用ALMA觀測M77星系的是個大研究團隊。研究主持人是美國賓州Bucknell大學物理天文教授Jack Gallimore。研究團隊成員是來自美國、英國、義大利、加拿大、德國和智利的許多天文學家。他們的成果發表在《天文物理期刊通訊》,是一本專門給天文學研究人員閱讀的雜誌。