VERA望遠鏡網絡揭示快速增長的黑洞周圍環境
一個國際天文學家小組在了解年輕超大質量黑洞的生長方面取得了重要進展。他們利用日本國家天文台(NAOJ)運營的日本射電望遠鏡網絡VERA 的先進技術,對這些天體實體的形成和可能演變成更強大類星體的過程有了新的認識。
從快速增長的超大質量黑洞噴射出的射流與周圍的流出物。從黑洞附近發射的射電波的偏振面在穿過周圍磁化氣體時發生旋轉圖片來源:NAOJ
現在人們普遍認為,幾乎每個活動星系的核心都蘊藏著一個超大質量黑洞,其質量從數百萬到數十億倍於太陽。然而,這些黑洞獲得如此巨大質量的成長史仍然是一個未解之謎。
在東京大學研究生高村美惠子(Mieko Takamura)的帶領下,一個國際研究小組重點研究了一類獨特的活動星系,即窄線賽弗1(NLS1)星系。這些星係被懷疑含有相對較小但迅速增長的大質量黑洞,因此為研究這些宇宙怪獸的早期演化階段提供了潛在的機會。
為了更深入地了解這些奇特黑洞的周圍環境,研究小組利用VERA 觀測了附近六個活躍的NLS1 星系的核心,VERA 是一個射電望遠鏡網絡,其視力比人眼強10 萬倍以上。特別是,研究小組利用VERA 最新增強的超寬帶記錄能力,以前所未有的精度探測到了從這些星系核心發出的微弱”偏振”無線電波。
眾所周知,在超大質量黑洞附近發射的無線電波有一部分會出現偏振。當這種偏振發射在黑洞周圍的磁化氣體中傳播時,偏振面會逐漸旋轉,造成一種被稱為法拉第旋轉的效應。這種旋轉的程度(在給定波長下)與傳播介質中的氣體密度和磁場強度成正比。因此,偏振和法拉第旋轉為了解中心黑洞周圍的環境提供了寶貴的信息。
新數據揭示了有史以來最清晰的這些星系核心的法拉第旋轉情況,與對更老、更大質量、更發達的黑洞的測量結果相比,法拉第旋轉明顯更大。這表明這些星系的核區存在大量氣體,促進了中心黑洞的快速增長。
高村說:”超大質量黑洞的成長過程與人類類似。我們觀測到的黑洞具有類似於美食愛好者的特徵,類似於對香甜的米飯有著強烈渴望的少男少女。”
這些結果以Takamura 等人”用VERA 寬帶偏振測量法探測活躍的窄線塞弗特1 星系的心臟”為題發表在《天體物理學報》上。