天文學家發現，一個耀眼的超大質量黑洞並沒有達到人們預期的。雖然它產生了大量輻射和強大的噴流，但這個巨大的黑洞對周圍環境的影響不如其他星系中的許多同類黑洞。

包括艾伯利家族天文學和天文物理學講座教授、賓州州立大學物理學教授W. Niel Brandt 在內的研究小組在《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上發表了一篇介紹這些成果的論文。

這項研究利用美國國家航空暨太空總署錢德拉X 射線天文台（NASA’s Chandra X-ray Observatory）的數據，研究了距離地球最近的一顆類星體。這顆類星體稱為H1821+643，距離地球約34 億光年，位於一個星系團中。類星體是一類罕見而極端的超大質量黑洞，它們瘋狂地向內拉扯物質，產生強烈的輻射，有時會產生強大的噴流。

Brandt說：”我一直希望利用錢德拉的敏銳視力更好地研究這顆非凡的類星體。我懷疑這個類星體的”叫聲”比它的”咀嚼聲”更可怕–也就是說，它令人印象深刻的煙火表演並不意味著它對環境也有同樣深刻的影響。我很高興我們堅定的決心最終得到了回報，證實了我的猜測！”

這張圖片的中心是類星體H1821+643，這是一個快速增長的超大質量黑洞，天文學家發現，儘管它產生了強烈的輻射，並且從甚大陣列的射電數據（紅色）中可以看到粒子噴流，但它的表現並不盡如人意。 H1821+643 位於一個星系團的中央，周圍環繞著大量熾熱的氣體，藍色是錢德拉望遠鏡透過X 射線探測到的。類星體周圍熱氣的高溫和高密度表明，這個黑洞對其宿主星系的影響比其他星系團中的許多同類黑洞要弱。 H1821+643是星系團中距離地球最近的類星體。它距離地球34 億光年，在類星體的距離上，影像的寬度約為100 萬光年。圖片來源：X射線NASA/CXC/Univ. of Nottingham/H.Russell et al：NSF/NRAO/VLA；影像處理：NASA/CXC/SAO/N.Wolk

大多數成長中的超大質量黑洞吸積物質的速度都不如類星體快。天文學家透過觀測星系團中心的黑洞，研究了這些更常見黑洞的影響。這類黑洞的定期爆發會阻止它們所蘊含的大量過熱氣體冷卻下來，從而限制了宿主星系中恆星的形成數量，以及有多少燃料被輸送到黑洞中。至於星系團中的類星體對其周圍環境的影響有多大，我們就知之甚少了。

領導這項新研究的英國諾丁漢大學的海倫-拉塞爾（Helen Russell）說：”我們發現，我們研究中的類星體似乎已經放棄了生長較慢的黑洞所施加的大部分控制。黑洞的胃口與其影響力並不匹配”。 “

為了得出這個結論，研究小組利用錢德拉望遠鏡對H1821+643及其宿主星系所籠罩的高溫氣體進行了研究。然而，由於類星體發出的X射線很亮，因此很難研究熱氣體發出的較弱的X射線。

哈佛大學天文物理學中心和史密森尼學會的合著者保羅-努爾森說：「我們必須小心翼翼地去除X射線眩光，以揭示黑洞的影響。然後我們就可以看到，它實際上對周圍環境的影響很小。”

氣體動力學和對未來的影響

研究團隊發現，星系中心黑洞附近的氣體密度要比較遠端區域的氣體密度高很多，氣體溫度也低得多。科學家預計，當幾乎沒有能量源（通常是黑洞爆發的能量）阻止高溫氣體冷卻並流向星系團中心時，高溫氣體就會有這樣的表現。

“與星系團中心的大多數其他黑洞相比，這個巨型黑洞產生的熱量要少得多，”合著者、英國開放大學的露西-克萊斯說，”這使得高溫氣體能夠迅速冷卻下來，形成新的恆星，同時也成為黑洞的燃料來源。”

研究人員確定，每年相當於太陽質量約3000倍的熱氣體正在冷卻，以至於在X射線中已經看不見了。這種快速冷卻可以輕鬆地為宿主星系中每年觀察到的120個太陽質量的新恆星的形成提供足夠的物質，也可以為黑洞每年消耗的40個太陽質量的恆星提供足夠的物質。

研究團隊也研究了類星體的輻射直接導致星團高溫氣體冷卻的可能性。這涉及到類星體發出的光子與高溫氣體中的電子發生碰撞，導致光子能量增加，電子失去能量而冷卻。研究小組的研究表明，在包含H1821+643 的星團中很可能發生了這種冷卻，但這種冷卻太微弱，無法解釋所看到的大量氣體冷卻。

合著者、諾丁漢大學的托馬斯-布拉本（Thomas Braben）說：「雖然這個黑洞可能因為沒有向其環境中註入熱量而表現不佳，但目前的狀態很可能不會永遠持續下去。最終，黑洞的快速燃料攝取應該會增加其噴流的功率，並強烈加熱氣體。屆時，黑洞及其星系的增長速度應該會大幅放緩”。

編譯自: ScitechDaily