历时半世纪，银河系中心黑洞风终被发现

IT之家 6 月 7 日消息，历经五十年探索，天文学家终于发现证据，证实银河系中心的超大质量黑洞人马座 A*（Sgr A*）会释放强劲星风。这一发现，让人类对超大质量黑洞周边、以及银河系核心区域的物理规律有了更为深入的认知。

据IT之家了解，科学界很早便提出假说：黑洞吞噬物质时会释放能量，将周边物质向外推离，这一现象被称作黑洞风。人马座 A * 也存在这类活动，只不过它吞噬的气体和尘埃极其稀少，换算到人类身上，相当于每百万年才吃下一粒米。

难题在于，科学家始终未能在银河系中心找到黑洞风存在的实证，这也让该谜团在天文学界萦绕了近半个世纪，而如今谜底终于揭晓。

西北大学研究员、该项目联合负责人马克 · 戈尔斯基在一份声明中表示：“除非黑洞处于绝对真空环境，否则它必然会以某种方式吹出星风，而宇宙中并不存在绝对真空。借助最新观测数据，我们首次获得清晰影像，捕捉到了星风留下的痕迹。看着这些数据，我们确定：找到了，这就是科学界追寻了五十年的现象。”

科学界早已知晓，处于吸积状态的黑洞会向外喷射大量物质，包括喷流与星风。坠入黑洞的物质被加速至接近光速，产生的压力会推开后续下落的物质，黑洞风便由此形成。此前，人类在吞噬物质十分活跃的黑洞身上观测到过这一现象，但在活跃度极低的人马座 A * 周围却始终一无所获。一方面它吞噬的物质寥寥无几，另一方面，从地球视角来看，银河系盘面遮挡了它的身影，这都为追踪星风增加了极大难度。

项目另一位联合负责人、戈尔斯基在西北大学的同事莉娜 · 穆尔奇科娃指出，研究团队首次探测到了紧邻人马座 A*、为这颗超大质量黑洞供给物质的分子气体。这也证明，人马座 A * 和其他超大质量黑洞并无本质区别。

穆尔奇科娃补充道：“这股星风强度不算高，风向或许还会随时间改变。这说明我们星系中心的黑洞并非特例，人类在宇宙中的居所也同样普通。想要观测它，视线必须穿透银河系盘面，途中要穿过层层气体、尘埃与电离物质，想要清晰观测本就困难重重。”

为突破这些阻碍，研究团队依托阿塔卡马大型毫米波 / 亚毫米波阵列（ALMA）长达五年的深度观测数据展开研究。这座阵列坐落于智利北部，由 66 台射电天线组成，拍下了人马座 A * 周边约 3 光年内冷分子气体迄今最清晰的影像。

影像中有一处长达 3 光年的锥形空洞，这一发现令科研团队倍感意外。研究人员推断，这片空洞是黑洞风中的高温气体扫过该区域后形成的：高温气体要么将冷气体推至别处，要么将其加热。

戈尔斯基解释：“黑洞喷出的高温物质无法与冷气体共存，要么把冷气体推开，要么将其加热。一旦温度过高，原本可见的冷气体就会彻底消失。”

人马座 A * 周边恒星密布，恒星本身也会向外抛射物质星风，但团队判断，恒星风的能量不足以雕琢出如此巨大的空洞。

“这片区域出现了大范围的物质空缺。我们测算过，形成这片空洞所需的能量，远超周边所有恒星能够提供的总和。”戈尔斯基说，“显然，能量只能来自这颗超大质量黑洞。而且从锥形空洞的形态来看，它的指向正对着黑洞。”

为进一步验证结论，团队又参考了美国国家航空航天局（NASA）钱德拉 X 射线太空望远镜对同一区域的观测结果。

“非同寻常的发现，需要过硬的证据支撑。”戈尔斯基表示，“我们首先要排除影像伪影的可能，而钱德拉望远镜传回的 X 射线影像与我们的数据完美契合，分子气体的特征也完全对应。”

X 射线影像在冷气体空洞区域探测到了 X 射线辐射，进一步佐证了 ALMA 阵列的观测结论。

穆尔奇科娃谈及发现过程时说道：“首次观测到全新现象时，大家第一反应并不是‘我们有重大发现了’，而是‘我的分析是不是出了问题’。直到将两组影像叠加比对，一切才豁然开朗。”

研究证实，相较于活动星系核这类身处明亮、动荡区域的活跃超大质量黑洞，人马座 A * 状态极为平静，但它释放的星风威力依旧不容小觑。科学家推测，这股星风已经持续吹拂了约两万年。

“宇宙中绝大多数星系，在绝大部分时间里都处于低活跃状态，只有进入剧烈活动阶段时才会被我们观测到。”穆尔奇科娃说，“研究活跃期的黑洞固然吸引人，但那并非黑洞的常态。而人马座 A*，终于让我们得以窥见处于平静状态下的黑洞样貌。”

该研究成果已于 6 月 4 日发表在《天体物理学杂志通讯》上。

参考资料：

• https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae63cf