黑洞附近發現雙向行駛!

有個簡單實驗,自己在家裡也可以做:先把廚房洗碗槽裝滿水,接著,再拔起塞子,開始仔細觀察水會如何從排水口漏掉。不難發現的是,水並不會一直線向下消失,而是漩渦式地流掉。

還有另一個現象,你可能也注意到了:不管水流旋轉方向是順時針或逆時針,所有水都沿相同方向旋轉。並不會有在較靠近排水口的水流朝這方向轉,離排水口較遠的地方,水朝另一方向轉~如果有這種事情,那真是怪事出現啦。

但是,天文學家在一個叫做M77的星系中心所看到的,就是這樣的怪事。在M77星系中心,有個宇宙版「洗碗槽」──是個超大質量黑洞。大黑洞附近的氣體雲,受到大黑洞強大的重力吸引,正在掉進黑洞裡。這些氣體和廚房洗碗槽的水,有件事是一樣的:當然絕不直直地向下掉落、消失,反倒是,氣體會先堆疊在黑洞周圍,那是個叫做「吸積盤」的轉動圓盤,的表面上,而這圓盤是一直繞著黑洞轉。

到目前為止,聽起來還算正常。不過,新的凹瑪觀測結果,卻讓大家見識到一些奇怪又令人意外的事──這個盤的內圈是正的方向轉,盤的外圈卻沿反方向轉!真是從來沒人見過的怪事。

天文學家的看法認為,吸積盤先前一定曾受到過某些干擾。也許這個大星系過去曾經吞掉過一個比它小的同伴星系。要不然,如果說沒有過任何干擾作用的話,為什麼同一個盤面的兩部分會以彼此相反的方向旋轉,還真是沒頭緒,也沒辦法說清楚哩。

凹瑪的這個新發現,還可能對解決另一個天文難題,幫得上忙。之前,天文學家已經發現,在宇宙年紀還很小時,大量的黑洞就已經出現了。黑洞怎麼能這麼迅速地長大,一直是比較難解釋的事情,那就像……你兩天前抓了一些蝌蚪,裝在大罐子裡,但兩天之內,蝌蚪已經全都變成青蛙了。

如果黑洞周圍的吸積盤真能夠產生這種難以想像的運動(像是在這個M77的例子中),盤的不穩定狀態也維持不了太久,最終會有更多的氣體在短時間內掉到黑洞裡去──那也許就是為什麼早期宇宙的黑洞能成長得那麼快的原因了!


發現了什麼?

M77(也稱為NGC 1068)是位於鯨魚座的一個大型漩渦星系。1780年,第一個發現它的人,是法國天文學家Pierre Méchain。M77星系距離地球4,700萬光年,這個星系的核心有個黑洞,質量比太陽大了將近1,700萬倍。從凹瑪望遠鏡先前的觀測已經知道,黑洞周圍的氣體掉入黑洞的速度快得驚人。這次,凹瑪望遠鏡還研究了黑洞周圍那個「吸積盤」裡的冷分子氣體。在盤的內部(在距離黑洞不到4光年的地方)旋轉方向是與星系轉動方向相同。但盤的外部(這區域一直延伸到約22光年外)則是以反方向轉。

誰發現的?

一個國際天文團隊這次用凹瑪望遠鏡對M77星系核心黑洞周圍的吸積盤進行了觀測。團隊主持人是凹瑪天文臺的Violette Impellizzeri,與她合作一起進行這個觀測計畫的還有智利、美國、加拿大、德國、英國、義大利的10位同事,他們在天文學專門雜誌《天文物理期刊通訊》發表了研究結果。

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