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TUhjnbcbe - 2024/4/1 8:34:00

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在普通望远镜的观察下,星系PKS-55是一个不起眼的亮斑。但是再看看无线电波的波长,你会发现该星系的中心隐藏着一个巨大的发光宝藏,呈现X形状。

PKS-55是一个X形射电星系(XRG),这是一种不寻常的星系类型。在射电波段成像时,它看起来就像夜空中的一个巨大的X。X的长臂——每一条都比银河系长约倍——实际上是一个由粒子和磁场组成的炽热的快速喷流,从银河系的中心黑洞中喷发出来,并以数百万光年的速度进入深空,远远地超出该星系的边缘。

这种射电能的大喷流在中心有黑洞的星系中很常见。并且,这些喷流大多成对出现,从远处看似乎形成一条直线或一个圆形凸起。但是,在已知宇宙射电源中,只有不到10%的喷流会呈现出像这样明显的X形状。所以,它们是怎么形成的呢?

现在,研究人员可能有了答案。在发布在预印本服务器arXiv上,并被接受发表在《皇家天文学会月刊》上的一项新研究中,弗吉尼亚州国家射电天文观测站和南非射电天文观测台的研究人员使用位于南非卡鲁沙漠的巨型猫鼬射电望远镜拍摄到了一张X形射电星系最详细的图像。图像显示,从PKS-55的中心爆发出来的奇怪的X,显然根本不是X。它实际上是一个‘双回旋镖’的形状,这意味着该星系中的某些物质正在将气流转移到X的次翼中。

根据这项新的研究,星系奇怪的形状可以用一种被称为“流体动力学回流模型”的理论来解释。简而言之,这就是正在发生的事情:首先,星系中心的黑洞吞噬物质数百万年,直到经历一次宇宙级别的消化不良。黑洞将两股物质喷射到太空中,每一股都以惊人的速度朝相反的方向运动。

最终(几万年后),这些喷流穿过该星系的气体晕,继续深入星系际空间。当喷流离星系越来越远时,压力会在喷流中慢慢积聚,最终迫使每一个喷流中的一些物质掉转方向,再次流向中心。这种现象被称为“回流”。

在活跃星系中,回流现象很普遍,但通常所有返回的物质都会在星系中央膨胀,而不是反弹到一边。在PKS-55中,星系中由尘埃和气体组成的热晕的角度使得回流实际上被“偏转”回星系之外,从而使每一个喷流都呈现回旋镖一样的外观。

根据研究人员说法,这张照片实际显示的不是一个,而是三个独立了数千万年的黑洞爆发的结果。图片中心附近的两个白点显示了最近的事件,双叶能量刚刚开始从黑洞扩展到星系。除此之外,这两个长长的蓝色裂片是大约0万年前从黑洞喷发出来的两股喷流的腐烂残余。而且,如果仔细看看喷流的边缘,就会发现甚至更早爆发的微弱残余,这些残余大概有一亿年的历史。

三个黑洞的三代喷流似乎都遵循相同的回旋镖飞行模式,这一事实表明,流体动力回流解释了X形射电星系的形状,而不是其他一些现象(例如黑洞在一次喷流和下一次喷流之间改变方向)。虽然同一个模型可能无法解释宇宙中每一个X形星系——每个星系都需要自己的分析。但是,至少在PKS-55事件中,我们得到了一张被破解了的宇宙宝藏图。

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