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誰在銀河系黑洞附近吹“泡泡”?

原文作者:Davide Castelvecchi

南非新銳MeerKAT射電望遠鏡的首批主要成果發現了銀河系中心大爆炸留下的產物。

在其首批主要成果中,正式服役一年多的南非超靈敏望遠鏡在銀河系中心區域上下各發現了一個巨大的“射電泡泡”。這些泡狀特徵總長達到430秒差距(1400光年),大約是太陽系到銀河系中心距離的5%。

銀河系中心發現的射電波段“泡泡”。| 來源:南非射電天文台(SARAO)

這對泡泡是氣體構成的,之所以能被觀測到是因為內部電子在磁場的加速下異塵餘生出無線電波。相關研究已於9月11日發表於《自然》[1],論文作者認為,從這些電磁運動來看,這對泡泡應該是數百萬年前一次高溫氣體劇烈噴發的遺跡。

研究人員認為,一種可能的解釋是,銀河系中心的超大質量黑洞曾經歷了一段猛烈的物質吞噬過程,導致了這次爆發。另一種可能性是“星暴”事件——也即百來顆大恆星近乎同時形成又同時暴斃的過程。這些爆炸產生的衝擊波可能會合力在銀河系中心區域厚重的星際物質當中轟出一個洞。

位於德國的歐洲南方天文台的天文學家Oliver Pfuhl表示,星暴和黑洞活動可能雙雙起到了作用,甚至給彼此“火上澆油”。研究人員已知約700萬年前的這一區域曾發生過一次星暴事件。Oliver說:“能將新發現的射電泡泡與這次恆星形成事件聯繫起來還是很有趣的。”

南非的MeerKAT射電望遠鏡作為“平方公里陣列”(Square Kilometre Array,SKA)的先導工程,即將成為世界上最大的射電望遠鏡的一部分。該天文台首席科學家、射電天文學家Fernando Camilo表示,為了慶祝天文台正式服役,研究人員從2018年4月嘗試用全新設施創建銀河系中心圖像,並在此過程中發現了泡泡的存在。通常,研究人員需要花費數年的時間才能讓新的望遠鏡調試到最佳狀態並產出科學成果。但是MeerKAT的高效讓人震驚。“簡直就是開箱即用,” Camilo說。

這些泡泡還能解決射電天文學中的一個老難題。在泡泡內部加速的電子很可能也是銀河系中心明亮“細絲”的來源,這些“細絲”長約數十秒差距,最早於1984年首次發現[2],一直延伸出銀河系中心。在伽馬射線波段還發現了籠罩在MeerKAT所發現泡泡之外更大的泡泡[3],它們可能擁有相似的起源。

MeerKAT項目總計耗資44億蘭特(大約3.3億美元),由位於北開普省偏遠地區的64座碟狀射電望遠鏡構成,每個直徑13.5米。MeerKAT將成為平方公里陣列在南非部分的核心,而平方公里陣列計劃於2030年前建成。該天文台的第二部分將坐落在澳大利亞。

參考文獻:

1. Heywood, I.et al. Nature573, 235–237 (2019).

2. Yusef-Zadeh, F., Morris, M. & Chance, D.Nature310, 557–561 (1984).

3. Su, M., Slatyer, T. R. & Finkbeiner, D. P.Astrophys. J.724, 1044–1082 (2010).

原文以Giant ‘bubbles’ spotted around Milky Way’s black hole為標題發表在《自然》2019年9月11日新聞上

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