與外星人無關的“UFO” – 影響星系演變的超高速太空風
它們被稱為UFO,但與外星人無關。它們是超高速外流:從超大質量黑洞周圍冒出的空間風,以接近光速的速度吹出。一個國際研究小組對這一至今仍鮮為人知的現象進行了探索,尋找這些氣體排放物,它們對於了解超大質量黑洞在活動階段的行為調節機制至關重要。
多相AGN驅動的風的藝術視圖,突出了外流所涉及的不同階段和尺度。風從中心引擎(< 1 pc;a),通過周圍的ISM(1 pc-1 kpc;b),一直傳播到宿主星系的邊界(> 10 kpc;c)。SUBWAYS將研究處於發射階段的外流,此時氣體高度電離,X射線可以顯示快速移動物質的存在。(圖自Cicone等人,2018,Nat. As. 2, 176) 來源:博洛尼亞大學
該研究項目名為SUBWAYS(X-RAYS中的超大質量黑洞風),首批研究成果已發表在《天文學與天體物理學》(Astronomy & Astrophysics)雜誌的兩篇論文中。其中第一篇論文由博洛尼亞大學和INAF的學者領導,主要基於歐空局XMM-牛頓太空望遠鏡獲得的數據。
學者們分析了22個活動星系核(AGN),即星系中心超大質量黑洞周圍的區域,當黑洞處於活動階段時,這些區域會在整個電磁波譜範圍內發出大量輻射。調查顯示,在所分析的大約30%的活動星系核中,存在以光速的10%到30%之間的速度運行的空間風。
博洛尼亞大學教授、INAF助理以及整個SUBWAYS項目的協調人Marcella Brusa解釋說:”這些結果使我們能夠更加肯定地確定,有相當一部分活動星系核中存在被稱為UFO的超高速風,即超高速外流。我們能夠證實,這些氣體流的強度足以顯著改變星系的生態系統。”
在超大質量黑洞和它周圍的星系之間實際上存在著一種密切的關係,這種關係相互影響著它們的形成和演化。驅動這種互惠關係的機制至今仍不甚明了,但其中的關鍵因素可能是活動星系核發出的超高速風。當吸積盤中的部分氣體被向外噴射時,就會產生這些強大的氣體,從而將產生的部分物質和能量轉移到星際空間,這種機制對於調節恆星的形成過程具有重要意義。
為了探測UFO,對X射線波段發射的光譜進行了分析,尋找鐵等高度電離物質的吸收。這種現像是由於超大質量黑洞附近產生的極端溫度(高達數千萬度)造成的。有鑑於此,SUBWAYS的科學家們利用歐空局XMM-牛頓X射線太空望遠鏡成功地獲得了160萬秒的觀測時間(超過18天)。因此,他們在相對較近的宇宙(約15億光年到50億光年之間)中探索了17個活動星系核,並在此基礎上增加了先前觀測中已經收集到的另外5個AGN的數據。
博洛尼亞大學研究員、INAF副研究員、UFO統計結果論文的第一作者加布里埃萊-馬策烏說:”這些觀測使我們獲得了新的獨立證據,證明存在高度電離的物質,它們以接近光速的速度從活動星系核的最內層區域噴射出來。這些成果使我們能夠更多地了解這些超快風,並更好地理解它們在塑造星系演化過程中的作用”。
另一篇論文也發表在《天文學與天體物理學》(Astronomy & Astrophysics)雜誌上,該論文介紹了對紫外波段可見的低速和低電離氣體流的研究,這要歸功於HST衛星。