一組科學家宣布，他們首次探測到了來自一種被稱為“超高速噴流 ”的現象的伽馬射線。科學家們相信，這些噴流在調節黑洞本身及其宿主星系的增長方面發揮着重要作用。
研究人員利用美國宇航局（NASA）費米伽瑪射線太空望遠鏡上的大面積望遠鏡收集的數據，以及結合了太弱而無法單獨觀測的信號的堆疊技術，在幾個附近的星系中檢測到了來自“超高速噴流 ”的伽馬射線。這個團隊，包括來自芝加哥大學、克萊姆森大學、查爾斯頓學院和其他許多人的科學家，於2021年11月10日在《天體物理學雜誌》上發表了這些結果。
他們表示，這些結果應該有助於了解在我們自己的銀河系形成和成長過程中發生了什麼。
“我們的伽馬射線觀測顯示了超大質量黑洞如何將大量的能量轉移到它們的宿主星系，”克萊姆森大學的博士后研究員、該研究的負責人Chris Karwin說。“儘管這些風很難探測到，但人們認為它們在大質量黑洞和宿主星系本身的成長過程中起着重要作用。”
類似海嘯的風
每個星系的中心都有一個超大質量的黑洞。有些是休眠狀態。其他的則被稱為活躍星系核，它們是活躍的，這意味着它們吸納並”吃掉”周圍的物質。
但與流行的假設相反，黑洞並不是真的吞噬它們附近的一切。克萊姆森大學副教授Marco Ajello說：“黑洞就像強大的吸塵器，它們會噴出一些靠近它們的污物，而不是吸走所有東西。”他是這項研究的共同負責人。“這些噴射物，即類似海嘯的風，是由高度電離的氣體組成的。”
當這些氣體與存在於恆星系統之間的物質相互作用時，會產生強大的衝擊波。Karwin解釋說，通過這種方式，黑洞將大量的能量轉移到它們的宿主星系。他說：“這些超快的外流就像一個活塞，實際上將被稱為宇宙射線的帶電粒子加速到接近光速的水平。”
這些宇宙射線繼續與宿主星系中的粒子碰撞，最終產生科學家們探測到的伽馬射線。
“這種伽馬射線發射編碼了大量的信息，”芝加哥大學的研究生、該論文的共同作者Rebecca Diesing說：“這包括它是如何進化的，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互動的。”
與芝加哥大學天文學和天體物理學系的副教授Damiano Caprioli合作，Diesing開發了最先進的計算建模技術來計算粒子如何在天體物理環境中被加速，特別是在風產生的強大衝擊波處，以及這種能量非常高的粒子如何發射伽馬射線。這些信息加在一起，有助於理解這些超高速噴流是如何演變的。
這些超高速噴流以多種方式影響它們周圍的星系。例如，科學家們認為這些超高速噴流向星系注入了能量，這些能量分解了氣體雲，否則這些氣體雲可能會形成恆星並為超大質量黑洞提供能量。Diesing說：“這成為一個自我調節的過程，它在物理上將超大質量黑洞與它們的宿主星系聯繫起來，使它們一起成長。”
Ajello說：“星系中心的黑洞和星系本身有一個機制，使其質量共同增長–這就是這個機制。”