天文科学天文学家从巨大的黑洞中窥探四方空洞

　　科学家们使用美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台在星系团的中心发现了四个巨大的空腔或气泡。这组不寻常的特征可能是由两个相互紧密环绕的超大质量黑洞的喷发引起的。
　　星系团是宇宙中由引力连接在一起的最大结构。它们是数百甚至数千个独立星系、大量热气体和看不见的暗物质的混合物。弥漫在星团中的热气体比星系本身含有更多的质量，并在钱德拉探测到的 X 射线下发出明亮的光。一个巨大的星系通常位于星团的中心。
　　钱德拉对距离地球约 39 亿光年的星系团 RBS 797 进行的一项新研究发现了从星系团中心向外延伸的两对独立的空腔。
　　这些类型的空腔以前曾在其他星系团中见过。科学家们认为它们是大质量中央星系中部超大质量黑洞附近区域喷发的结果。当物质以相反方向的射流形式从黑洞飞走时，它会吹出热气体中的空腔。RBS 797 中的启示是有两组相互垂直的射流。
　　＂我们认为我们知道一对空腔代表什么，但是当一个星系团在非常不同的方向上有两对空腔时会发生什么？＂ Chandra 研究的负责人、意大利博洛尼亚大学的 Francesco Ubertosi 说。
　　天文学家此前曾在 RBS 797 中观测到东西方向的一对空洞，但南北方向的一对空洞仅在新的、时间更长的钱德拉观测中被发现。较深的图像使用了将近 5 天的钱德拉观测时间，而原始观测时间约为 14 小时。美国国家科学基金会的 Karl G. Jansky 甚大阵列已经观察到两对射流作为无线电发射的证据，它们与空腔对齐。
　　这四个空腔是如何产生的？根据 Ubertosi 和他的同事的说法，最可能的答案是 RBS 797 包含一对几乎同时在垂直方向上发射喷流的超大质量黑洞。
　　＂我们最好的想法是，一对超大质量黑洞导致了一对空洞，＂博洛尼亚大学的合著者米里亚姆吉蒂说。＂虽然我们认为超大质量黑洞可以形成双星系统，但在活动阶段观察到它们两者的情况极为罕见——从这个意义上说，在 RBS 797 中发现两个紧密的活动黑洞膨胀空洞是非同寻常的。＂
　　事实上，之前欧洲 VLBI 网络 (EVN) 的一次射电观测在 RBS 797 中发现了两个仅相距约 250 光年的射电点源。如果这两个源都是超大质量黑洞，那么它们就是迄今为止探测到的最接近的一对。两个黑洞应该会继续相互旋转，产生巨大的引力波，最终合并。
　　对于在 RBS 797 中看到的四个空腔，还有另一种可能的解释。这种情况只涉及一个超大质量黑洞——喷流以某种方式设法很快地翻转方向。钱德拉资料分析表明，东西向和南北向空洞的年龄差小于 1000 万年。
　　＂如果这四个空腔只有一个黑洞，那么我们就必须追溯其活动的历史。关键方面是喷流的方向如何快速变化，以及这是否与星系团环境有关，还是与星系团环境有关。黑洞本身的物理学——或者甚至是两者的结合，＂博洛尼亚大学的合著者 Fabrizio Brighenti 说。
　　美国宇航局的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森天体物理天文台的钱德拉 X 射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。