证实一个著名的统一模型

　　M77 ，是一个绚丽无比的棒旋星系，位于4700万光年之外的鲸鱼座。在一项最新的研究中，天文学家在对M77的中心进行详尽地观测后，为一个存在30年已久的＂统一模型 ＂提供了重要证据。
　　图一：M77，也被称为NCG 1068。| 图片来源：ESO
　　统一模型
　　在大多数星系的中心，天文学家都发现了 超大质量黑洞 的存在。这些黑洞的质量是太阳质量的数百万，甚至是数十亿倍。但在任何时候，它们之中只有少数是＂活动的＂。要成为一个＂活动星系核 （ AGN ） ＂，黑洞必须在它的周围聚集大量的气体，这些气体会被加热并释放出明亮的光。
　　尽管活动星系核所占据的区域还没有太阳系大，但它发出的光甚至可以比星系中所有恒星发出的光的总和还要亮。在某些情况下，黑洞还会产生巨大的物质 喷流 ，它们会以接近光速的速度向外延伸。
　　自上个世纪50年代首次发现以来，AGN一直是天文学家热衷研究的对象。天文学家也发现了不同类型的AGN，比如 类星体 、射电星系 、赛弗特星系 等。
　　图二：活动星系核是一些星系中心的高能区域，由超大质量黑洞驱动。当喷流指向地球时，AGN看起来异常明亮，这类AGN被称为＂耀变体＂。当喷流不指向地球或黑洞不产生喷流时，AGN看起来会完全不一样。| 图片来源：ESO/M. Kornmesser and L. Calçada
　　到了上个世纪80年代，天文学家提出了AGN的 统一模型 ，认为所有的AGN本质上都是一样，它们都具有相同的基本结构，包括中心的超大质量黑洞和围绕着黑洞的厚重尘埃环  。
　　根据这一模型，我们从地球上观测AGN的角度决定了它们外观上的差异。我们所看到的AGN类型取决于尘埃环遮蔽黑洞的程度，在某些情况下，黑洞会被完全遮蔽。
　　过去，天文学家已经发现了一些支持统一模型的证据，包括在M77中心发现的温暖的尘埃。然而，天文学家仍然怀疑这些尘埃是否能够完全遮蔽黑洞。
　　图三：根据AGN的光谱，它们可被分为两类：I型和II型。I型AGN的光谱中会同时显示宽线区和窄线区；II型AGN的光谱中只显示窄线区。
　　清晰的图像
　　位于智利阿塔卡马沙漠的甚大望远镜 （VLT） 是世界上最先进的光学望远镜之一，它包含了4台位置固定、主镜直径为8.2米的望远镜。
　　图四：VLT是由4台位置固定的8.2米望远镜以及4台可移动的1.8米辅助望远镜组成。这些望远镜可以联合运作，组成巨大的甚大望远镜干涉仪（VLTI），它所能捕捉到的细节远超单独的望远镜所能看见的。| 图片来源：ESO/H.H.Heyer
　　新的观测数据来自于一个名为 MATISSE 的强大仪器，它可以透过尘埃，使天文学家准确地进行温度测量。这样一台强大的仪器结合了VLT的4台望远镜所收集的红外线数，这种结合光线的技术是天文学中常用的 干涉测量 ，可以捕捉到即使是世界上最大的望远镜也无法分辨的细节。
　　在结合了ALMA和VLBA的射电数据后，研究人员可以清晰地绘制出M77中心的详细图像。他们发现了 一个由宇宙尘埃和气体组成的厚重的环，其中心隐藏着一个超大质量黑洞 。如下图（右） 中所示，黑点显示的是黑洞最可能的位置，两个椭圆则显示了尘埃环的范围。这样一幅详细的画面所描绘的正是统一模型所预期看到的。
　　图五：VLTI在M77中心观测到了一个由宇宙尘埃和气体组成的厚重的环，一颗超大质量黑洞完全嵌在了环形中心。| 图片来源：ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.
　　接下来，研究人员希望用MATISSE来观测更多的AGN，以寻找更多关于统一模型的观测证据。由于星系的演化和它们中心的活动星系核有着密切的关联，因此更好地理解AGN，也能够帮助我们更完整地了解星系是如何形成、演化和消亡的。
　　撰文：不二北斗
　　参考来源：
　　https://www.eso.org/public/teles-instr/paranal-observatory/vlt/
　　https://www.eso.org/public/news/eso2203/
　　https://astronomy.com/news/2022/02/m77s-active-nucleus-is-hiding
　　http://www.natureasia.com/ko-kr/earth-env/research/13983
　　首图来源：ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.