天文学家揭示了超大质量黑洞周围神秘的无线电泡的秘密

　　美国国家科学基金会的绿岸望远镜（GBT）揭示了有关围绕一个超大质量黑洞的神秘无线电泡的新信息。在一篇研究星系团MS0735的新论文中，该出版物的主要作者Jack Orlowski-Scherer说：＂我们正在研究有史以来从超大质量黑洞中看到的能量最强的爆发之一，这就是当你给一个黑洞喂食，它猛烈地迸发出巨大能量的情况。＂
　　在进行这项研究时，杰克是宾夕法尼亚大学的一名研究生，现在是魁北克省蒙特利尔市麦吉尔大学的一名研究员。
　　超大质量黑洞被发现在星系团中心的巨大星系的中心深处。星系团中充满等离子体的大气层热得令人难以置信--大约5000万摄氏度--但这些高温通常会随着时间的推移而冷却，使新的恒星得以形成。有时，黑洞会通过从其中心喷射出的猛烈爆发来重新加热它周围的气体，阻止冷却和恒星的形成，这个过程被称为反馈。
　　这些强大的喷流在热的星团介质中开出巨大的空洞，将热的气体推到离星团中心更远的地方，用发射无线电的气泡来取代它。替换如此大体积的气体需要巨大的能量（占星团气体总热能的百分之几），而了解这些能量的来源对天体物理学家来说是非常有意义的。通过了解更多关于填充在这些空洞中留下的东西，天文学家可以开始推断出首先是什么造成了这些空洞。
　　美国宇航局钱德拉X射线天文台（左图）和GBO的MUSTANG-2仪器（右图）的观测结果清楚地显示了从星系团MS0735中心的黑洞中排出的强大射电喷流（绿色轮廓）所挖掘的巨大空洞（用灰色圆圈突出）。这两张图片中的绿色等值线是由海军研究实验室的VLA低频电离层和瞬态实验（VLITE）后端进行的观测，用于国家射电天文台（NRAO）的甚大天线（VLA）。资料来源：美国宇航局钱德拉X射线观测站和美国国家科学基金会的绿岸观测站
　　天文学家团队使用GBT上的MUSTANG-2接收器，利用Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应对MS0735进行成像，这是宇宙微波背景（CMB）辐射的一种微妙的扭曲，是由团簇气体中的热电子散射引起的。就背景而言，CMB是在大爆炸后38万年发出的，是138亿年前我们宇宙起源的余晖。在MUSTANG-2观测的90GHz左右，SZ效应信号主要测量热压。
　　欧洲南方天文台的天文学家Tony Mroczkowski是这项新研究的参与者，他说：＂借助MUSTANG-2的力量，我们能够看到这些空洞，并开始精确地确定它们充满了什么，以及为什么它们在压力下不会坍塌。＂
　　这些新发现是迄今为止对星系团中空洞的热力学状态进行的最深入的高保真SZ成像，加强了先前的发现，即空洞中至少有一部分压力支持是由非热源造成的，如相对论粒子、宇宙射线和湍流，以及磁场的少量贡献。＂共同作者Tracy Clarke解释说，他是美国海军研究实验室的天文学家和VLITE项目的科学家，他是这个系统先前的无线电研究的共同作者，＂当我们研究低频的无线电核心和裂片时，我们知道这是一个令人兴奋的系统，但是我们现在才开始看到全貌。＂
　　与早先的研究相比，GBT产生的新成像考虑到了这样一种可能性，即气泡内的压力支持可能比以前认为的更细微，同时混合了热和非热的成分。除了无线电观测之外，该团队还纳入了美国宇航局钱德拉X射线天文台的现有X射线观测，这些观测为MUSTANG-2所看到的气体提供了一个补充性的视角。
　　未来跨越多个频率的观测可以更精确地确定黑洞爆发的性质有多奇特。＂这项工作将帮助我们更好地理解星系团的物理学，以及困扰我们许多人一段时间的冷却流反馈问题，＂Orlowski-Scherer补充说。