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在阿贝尔2597星系团最明亮星系的核心深处，天文学家发现寒冷的气体云正成群结队像下雨一样落向中央的超大质量黑洞，这幅艺术想像画描绘了这样的场景。图片来源：NRAO/AUI/NSF; Dana Berry/SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
一个国际合作的天文学家团队利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵（ALMA），见证了一场以前从来没有见过的宇宙气象事件——在距离地球10亿光年的一个巨型星系的中心，高高飞起的星系际气体云正成群结队像下雨一样倾泻到一个超大质量黑洞之上。
ALMA所作的这项最新观测提供了首个直接证据，表明寒冷致密的气体云能够从星系之间炽热的气体中凝聚而成，并落入星系中心饲喂那里的超大质量黑洞。这也让天文学家重新审视了关于超大质量黑洞如何进食的看法。
在此之前，天文学家认为，在那些最大的星系中心，超大质量黑洞会以一种缓慢而持久的方式，也就是所谓的吸积盘，来摄食星系晕中的高温电离气体。而最新的ALMA观测表明，如果星系之间的气象条件合适的话，黑洞也有机会大块朵颐，吞噬成团成块倾倒下来的非常寒冷的巨型分子气体云。
“尽管近年来已经有了这样的理论预言，但这是第一个确凿无疑的观测证据，表明寒冷的气体云可以像下雨一样杂乱地投喂给一个超大质量黑洞。”美国耶鲁大学天文学家、这项研究的主要作者格兰特·特伦布莱（Grant Tremblay）说，“一想到我们真的观测到横跨星系的这场倾盆大雨，正落向质量相当于太阳3亿倍的一个黑洞，我们就兴奋不已。”
特伦布莱及其团队用ALMA观测了一个异常明亮的星系团，它包含大约50个星系，被统称为阿贝尔2597（Abell 2597）。这个星系团的核心处有一个大质量椭圆星系，可以称之为阿贝尔2597星系团中最明亮的星系。炽热的电离气体弥漫在这些星系之间的广袤空间之中，这些星系际气体曾经被NASA的钱德拉X射线天文台观测过。
“这团非常非常炽热的气体能够迅速冷却、凝聚并猛然下落，就好像地球大气中温暖潮湿的空气能够形成雨云和降水一样。” 特伦布莱说，“接下来，新凝聚形成的气体云就像下雨一样落到星系里，给恒星形成加注原料，也给超大质量黑洞提供了食物。”
在这个星系的中心附近，研究者发现了这样一个场景：3团巨大的寒冷气体云正以大约每小时100万千米的速度冲向星系中心的那个超大质量黑洞。每团气体云都宽达几十光年，所含物质相当于太阳的100万倍。
这幅影像的背景图片（蓝色）由哈勃空间望远镜拍摄。前景图片（红色）是ALMA的观测数据，显示了这个星系中及星系周围一氧化碳气体的分布。插入图展现了ALMA数据中的“阴影”（黑色），这是电子沿超大质量黑洞周边强大的磁场运动时发出的毫米波辐射又被气体云吸收而产生的。这个阴影暗示，有寒冷的分子气体云正像雨一样落向那个黑洞。图片来源：B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)/G. Tremblay et al./NASA/ESA Hubble/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
通常情况下，就算借助ALMA非凡的分辨能力，这么小尺度的天体在那么遥远的宇宙学距离上，本来也应该难以辨别了。然而，它们的“阴影”却穿越了10亿光年的距离，投射到了地球上，这才被研究者们发现。
美国国家科学基金会甚长基线射电望远镜阵（VLBA）获得的额外观测数据表明，ALMA观测的这些气体云距离中央黑洞仅有大约300光年，从天文学角度来看，可以说它们已经到了即将被黑洞吞噬的边缘。
尽管ALMA只能检测到这3团寒冷气体云，但天文学家推测，在那个黑洞附近或许还有成千上万团类似的气体云，持续不断地倾泄到黑洞上，在很长的一段时间里给黑洞的活动注入燃料。
现在，这些天文学家计划使用ALMA在其他星系中搜寻类似的“倾盆大雨”，以确定这样的宇宙天气现象是否可能像当前理论预言的那样相当普遍。
描述这些结果的论文今天（6月9日）发表在《自然》杂志上。（编辑：Steed） |
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发表于 2020-5-2 20:19:09
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